[发明专利]汽轮机转子焊接缺陷评定方法

摘要

本发明属于汽轮机转子焊接制造领域，公开了一种汽轮机转子焊接缺陷评定方法，包括：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测定疲劳门槛值并进行材料本征门槛值的估算；第三步、对每个批次的转子，得到疲劳门槛值的计算公式；第四步、对于两批次的焊接初始缺陷尺寸，扩展到一特定尺寸时，通过疲劳门槛值的比较确认焊接工艺的优劣。本发明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。

主权项

一种汽轮机转子焊接缺陷评定方法，其特征在于：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：${\mathrm{\ΔK}}_{\mathrm{th},\mathrm{short}}=\mathrm{\Δ}{K}_{\mathrm{th},\mathrm{op}}+\mathrm{\Δ}{K}_{\mathrm{th},\mathrm{eff}}=[1-e^{-k(\sqrt{\mathrm{area}}-{\sqrt{\mathrm{area}}}_0)}]\·\mathrm{\Δ}{K}_{\mathrm{op},\max }+\mathrm{\Δ}{K}_{\mathrm{th},\mathrm{eff}}$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；(K_op)_max为最大裂纹张开应力强度因子，它是对应于某一R，靠近疲劳门槛值时的裂纹张开力；K_min为最小应力强度因子；k为反映裂纹闭合增加速率的材料常数；第四步：对于两批次的焊接初始缺陷尺寸和扩展到一特定尺寸时，若(ΔK_th,short)₂＞(ΔK_th,short)₁，表明第二种缺陷相对安全，其焊接工艺较好；反之，若(ΔK_th,short)₂＜(ΔK_th,short)₁，表明第一种焊接工艺较好。