Повышение сопротивляемости хрупким разрушениям теплоустойчивых роторных Cr-Ni-Mo-V сталей интенсификацией процесса закалки

• Автор: Улизко, Элеонора Петровна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Аналитический обзор исследований, разработок, методик и критериев по повышению сопротивляемости Сг-ТЧнМо-У сталей хрупким разрушениям
1.1. Требования к крупным поковкам
1.2. Пути уменьшения размера аустенитного зерна конструкционных сталей
1.3. Определение температурного состояния крупных роторных поковок в процессе термообработки
1.4. Методы расчета напряжений, возникающих в процессе закалки цилиндрических поковок
1.5. Образование и развитие трещин при закалке
1.6. Критерии оценки сопротивляемости материалов
хрупкому разрушению
1.7. Цель и задачи работы
Глава 2. Материал исследования. Методы исследования
2.1. Материал исследования
2.2. Поковки роторов, на которых проводилось термометрирование при термообработке
2.3. Методы исследований
2.3.1. Моделирование режимов термообработки
2.3.2. Испытания по определению критического коэффициента интенсивности напряжения при закалке
Глава 3. Исследование и определение характеристик, необходимых для расчетной оценки термонапряженного состояния крупных роторных
поковок при закалке
3.1. Определение теплофизических свойств роторных сталей

при охлаждении
3.2. Определение коэффициентов теплоотдачи при термообработке крупных роторных поковок
3.3. Исследование зависимости предела текучести и характеристик ползучести (коэффициента ползучести и показателя ползучести) роторной стали 35ХНЗМФА в неравновесном состоянии в процессе закалки
Глава 4. Исследование влияние различных технологических факторов термообработки на склонность к хрупким разрушениям высокопрочных крупных роторных поковок
4.1. Влияние скорости нагрева
4.2. Влияние выдержек в подкритической области перед закалкой. Влияние перлитизации
4.3. Влияние многократных закалок
4.4. Влияние скорости охлаждения
Глава 5. Разработка критериев и расчетно-экспериментального метода оценки сопротивляемости развитию закалочных трещин
5.1. Определение значений критического коэффициента интенсивности напряжений закаленной роторной стали 35ХНЗМФА. Пороговые характеристики трещиностойкости
5.2. Расчетно-экспериментальный метод оценки сопротивляемости развитию закалочных трещин
5.3. Пример оценки режима закалки в воде роторов диаметром 1200 мм с расточкой 100 мм из стали 35ХНЗМФА различного металлургического качества
6. Выводы
7. Список литературы

Введение
Применяемый в нашей стране в настоящее время вариант реновации основанный на продлении срока службы, приводит к накоплению
устаревшего оборудования. В статье [67] отмечается, что затраты на многократное продление срока службы становятся сопоставимыми со стоимостью нового оборудования. Кроме того, растут затраты на ремонт и пережог топлива вследствие низких технико-экономических показателей оборудования. Для реализации программы технического перевооружения потребуется выпускать новое мощное энергетическое оборудование.
С ростом единичной мощности энергоустановок увеличиваются габариты и вес основных деталей электрооборудования. Ротор ЦНД турбины К-1200-240 с диаметром бочки 1810 мм имеет массу 125 т. и изготавливается из слитка массой 235 т. Надежная работа таких
ответственных деталей может быть обеспечена за счет получения высоких служебных свойств. Применение для ответственных деталей крупных поковок неизбежно приводит к снижению однородности механических свойств из-за возникновения локальной структурной и химической неоднородности металла и, как следствие, к возрастанию опасности
хрупких разрушений.
Увеличение эксплуатационных нагрузок требует повышения уровня прочности используемых сталей, работающих в области умеренных температур. Развитие повреждений преимущественно связано с усталостными повреждениями и условиями хрупкого неустойчивого развития трещин из зародившихся усталостных (эксплуатационных) и технологических дефектов. Наибольшую опасность для хрупкого
разрушения представляют поверхностные зоны роторов, вследствие наличия различных конструктивных концентраторов напряжений. Таким образом, с одной стороны необходимо увеличивать прочность металла поверхностных слоев с целью повышения усталостной прочности, с другой

Цель и задачи работы
Исходя из вышеизложенного, целью работы является установление закономерностей влияния интенсификации охлаждения при закалке на повышение сопротивляемости хрупким разрушениям крупных поковок теплоустойчивых высокопрочных (предел текучести 810 МПа) Сг-№-Мо-У роторных сталей и разработка критериев предотвращения развития технологических закалочных трещин.
В соответствии с целью поставлены следующие задачи:
- исследовать и установить закономерности влияния температурных параметров закалки на сопротивляемость хрупким разрушениям крупных поковок из высокопрочных теплоустойчивых Сг-М-Мо-У сталей для роторов паровых турбин и турбогенераторов;
разработать метод и критерии количественной оценки сопротивляемости развитию закалочных трещин в крупных поковках из Сг-№-Мо-У теплоустойчивых сталей с учетом металлургического качества изготовления и размеров заготовок, а также теплофизических характеристик закалочных сред;
- с целью определения термонапряженного состояния натурных роторов в процессе закалки определить теплофизические характеристики металла и значения коэффициентов теплоотдачи для различных закалочных сред;
на основе установленных закономерностей, критериев и разработанного расчетно-экспериментального метода оптимизировать процесс закалки натурного ротора из стали 35ХНЗМФА диаметром 1200мм с целью повышения сопротивляемости металла хрупким разрушениям и предотвращения развития закалочных трещин.