核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

doi:10.3901/JME.2015.22.152

机械工程学报

• 可再生能源与工程热物理 • 上一篇下一篇

核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

史进渊

上海发电设备成套设计研究院上海 200240

收稿日期:2015-01-13 修回日期:2015-09-05 出版日期:2015-11-15 发布日期:2015-11-15
作者简介:史进渊，男，1956年出生，教授级高级工程师。主要研究方向为发电机组的可靠性设计、寿命预测、安全服役、状态检修及优化运行。 E-mail：shijinyuan@speri.com.cn
基金资助:
国家重大专项研究课题资助项目(2013ZX06005007)

Study on Crack Propagation Life under Low Cycle Fatigue and High Cycle Fatigue of Nuclear Steam Turbine Rotors

SHI Jinyuan

Shanghai Power Equipment Research Institute, Shanghai 200240

Received:2015-01-13 Revised:2015-09-05 Online:2015-11-15 Published:2015-11-15

摘要/Abstract

摘要： 提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法，以及1 000 MW级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明，高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响，新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定，需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命。

关键词: 低周疲劳, 高周疲劳, 核电汽轮机, 裂纹扩展寿命, 转子

Abstract: The calculation and assessment methods for the crack propagation life under low cycle fatigue and high cycle fatigue of nuclear steam turbine rotors is presented. The low high fatigue cycle stress amplitude and stress range as well as the crack propagation life calculation methods for low cycle fatigue and high cycle fatigue of nuclear steam turbine rotors are introduced. The calculation and assessment methods for the crack propagation calendar life under low cycle fatigue and high cycle fatigue of nuclear steam turbine rotors are given together with an application example for calculation and improvement of the fatigue crack propagation calendar life of a low pressure welded rotor for 1 000 MW nuclear steam turbines. The example results indicate that effect of the high cycle fatigue on the fatigue crack propagation calendar life of nuclear steam turbine rotors is bigger, it is necessary that assessment for the crack propagation life under low cycle fatigue and high cycle fatigue of rotors in the rotor structure design of new development for nuclear steam turbine and the rotor safety assessment for operation steam turbine for nuclear power plants.

Key words: crack propagation life, high cycle fatigue, low cycle fatigue, nuclear steam turbine, rotor

史进渊. 核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究[J]. 机械工程学报, doi: 10.3901/JME.2015.22.152.

SHI Jinyuan. Study on Crack Propagation Life under Low Cycle Fatigue and High Cycle Fatigue of Nuclear Steam Turbine Rotors[J]. Journal of Mechanical Engineering, doi: 10.3901/JME.2015.22.152.

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