[发明专利]汽轮机转子焊接缺陷评定方法

说明书

技术领域

本发明属于汽轮机转子焊接制造领域，涉及一种基于超高周疲劳的汽轮机转子焊接缺陷评定方法。

背景技术

汽轮机转子的焊接制造能够满足机组容量大、紧凑型好、易于保证质量等优点，在火电和核电等领域得到广泛运用。焊接转子的制造过程复杂，对焊接工艺的可靠性及其选择要求高。中国专利《单缸式汽轮机焊接转子及其焊接方法》(申请号：201010585886.2)，给出了汽轮机的焊接方法，没有涉及焊接工艺的评价问题。为考核焊接转子的性能和可靠性，现有技术常通过模拟服役条件下强度试验，以判断能否满足设计要求。而焊接质量的监控主要基于无损探伤，其缺陷检出能力受到检测水平和能力的限制，无损检测方法在准确获取焊接缺陷的尺寸、位置等方面还存在一定难度。此外，检出缺陷后的安全评价理论及寿命预测技术不完善，国内现有标准GB/T19624-2004《在用含缺陷压力容器安全评定》仅涉及塑形极限等静态破坏模式，无法为评价焊接工艺的优劣提供借鉴。汽轮机转子焊接制造的工艺条件选择缺乏成熟的技术支撑，有必要提出新的焊接缺陷评定方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽轮机转子焊接缺陷评定方法，采用超高周疲劳试验获取焊接缺陷类型及分布信息，把缺陷当做裂纹处理，运用短裂纹闭合、疲劳门槛值同裂纹长度的关系，评定焊接缺陷，优化焊接工艺。

本发明采取的技术方案是：

一种汽轮机转子焊接缺陷评定方法，其特征是，包括如下步骤：

第一步：对使用不同焊接工艺的不同批次的转子均采用超声加速疲劳试验，分别得到不同批次转子结构中的最大缺陷尺寸作为初始缺陷尺寸；

第二步：对每个批次的转子分别在多个应力比条件下进行材料本征门槛值的估算，所述材料本征门槛值是指应力比R逼近1时的门槛值，记为ΔK_th,eff；

第三步：对每个批次的转子，根据McEvily模型，得到疲劳门槛值ΔK_th,short的计算公式为：

ΔKth,short=ΔKth,op+ΔKth,eff=[1-e-k(area-area0)]·ΔKop,max+ΔKth,eff]]>

式中：

ΔK_th,op为裂纹闭合引起的门槛值分量；

ΔK_op,max为裂纹张开应力强度因子范围的最大值，ΔK_op,max＝(K_op)_max-K_min；

ΔK_th,eff为材料本征门槛值；

为初始缺陷尺寸；

K_op为裂纹张开应力强度因子，疲劳门槛值试验中按GB/T6398《金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法》测定；