Сопротивление деформированию и разрушению материала диска ротора паровой турбины с учетом наработки в эксплуатации

Топоров, Денис Валерьевич

Сопротивление деформированию и разрушению материала диска ротора паровой турбины с учетом наработки в эксплуатации тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Топоров, Денис Валерьевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.06 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Сопротивление деформированию и разрушению материала диска ротора паровой турбины с учетом наработки в эксплуатации»

Автореферат диссертации на тему "Сопротивление деформированию и разрушению материала диска ротора паровой турбины с учетом наработки в эксплуатации"

На правах рукописи

ТОПОРОВ ДЕНИС ВАЛЕРЬЕВИЧ

СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЮ И РАЗРУШЕНИЮ МАТЕРИАЛА ДИСКА РОТОРА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ С УЧЕТОМ НАРАБОТКИ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 ЯНВ ¿012

Казань-2011

005007737

Работа выполнена в лаборатории «Вычислительная механика деформирования и разрушения» Исследовательского центра проблем энергетики Учреждения Российской академии наук Казанского научного центра РАН.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Шлянников Валерий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Разумовский Игорь Александрович

доктор технических наук,

профессор Шанявский Андрей Андреевич

Ведущая организация: ОАО Всероссийский теплотехнический

институт (г. Москва)

Защита состоится « 14 » февраля 2012 г. в 15 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 002.059.01 при Учреждении Российской академии наук Институте машиноведения им. A.A. Благонравова РАН по адресу: 101990, г. Москва, Малый Харитоньевский пер., д.4

E-mail: vmbzrv@bk.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИМАШ РАН по адресу: г. Москва, ул. Бардина, 4, тел. (499) 135-55-16

Автореферат разослан « 15 » декабря 2011 г.

Ученый секретарь 7 ^

диссертационного совета у4-**' —— в.м. Бозров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Основными несущими элементами любого турбоагрегата являются роторы, в которых высокие скорости вращения и температура рабочей среды создают значительные напряжения в металле от действия эксплуатационных нагрузок.

Прогнозирование фактического ресурса роторов паровых турбин в настоящее время является одной из основных задач в сочетании с диагностикой по обеспечению безопасной и надежной эксплуатации роторов с большой наработкой (сверх паркового ресурса). Парковый ресурс роторов, который определяет минимальный гарантированный срок их эксплуатации, составляет от 100 до 270 тысяч часов в зависимости от типа турбины.

При назначении остаточного ресурса и получении показателей надежности ротора исходят из запасов прочности и долговечности основных его деталей, одной из которых является насадной диск - промежуточный элемент комбинированного ротора низкого (среднего) давления (РИД, РСД).

Насадные диски, работая в условиях коррозионно-активной среды, воспринимают передачу крутящего момента ротора и несут нагрузку от центробежных сил собственной массы, контурную нагрузку от рабочих лопаток и контактную нагрузку, обусловленную натягом.

В период средних и капитальных ремонтов, при проведении типовых регламентных работ по неразрушающему контролю металла, достаточно часто имеют место случаи обнаружения дефектов типа трещин в зонах конструктивных концентраторов напряжений.

Существующие методы оценки долговечности вращающихся элементов турбины основаны на результатах неразрушающих методов контроля, которые ввиду труднодоступное™ локальных участков объекта контроля (для диска: ступица, шпоночный паз, радиусные сопряжения замкового соединения лопатки с диском) зачастую не гарантируют исчерпывающую оценку его остаточного ресурса. Более того, основными характеристиками для расчета долговечности являются механические свойства материала в исходном состоянии без учета их изменения по стадиям эксплуатации.

В связи с этим актуальной является задача разработки и внедрения индивидуальных решений по продлению сверх паркового ресурса роторов паровых турбин по критериям прочности, надежности и экономической целесообразности. При этом принципиально важным является учет изменения прочностных и деформационных характеристик по стадиям наработки турбины в эксплуатации.

Постановка задачи.

В настоящей работе поставлена цель оценки изменения характеристик сопротивления статическому и циклическому деформированию и разрушению материала насадного диска с учетом положения критических зон и наработки турбины в эксплуатации.

Достижение поставленной цели состоит в;

• проведении анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) диска для определения положения критических зон накопления и развития повреждений;

• получении характеристик прочности, пластичности и трещиностойкости при статическом и малоцикловом гармоническом нагружениях на основе экспериментальных исследований образцов из критических зон диска турбины с наработкой в эксплуатации и образцов с исходными свойствами материала;

• проведении анализа влияния истории нагружения, положения критических зон и концентраторов напряжений на комплекс упругопластических характеристик сопротивления деформированию и разрушению материала диска;

• разработке рекомендаций по оценке НДС и прогнозированию остаточного ресурса с учетом наработки в эксплуатации.

Научная новизна работы состоит в:

• установлении закономерности изменения ширины петли упруго-пластического гистерезиса при однородном и неоднородном напряженном состоянии для материала диска с наработкой в эксплуатации;

• оценке влияния положения критической зоны диска на комплекс характеристик сопротивления статическому и малоцикловому деформированию и разрушению материала диска турбины с учетом наработки в эксплуатации;

• закономерностях влияния эксплуатационного профиля нагружения на изменение характеристик долговечности материала диска в критических зонах;

• установлении взаимосвязи между истинными задаваемыми и разрушающими деформациями в зоне концентрации напряжений;

• разработке модели прогнозирования остаточной долговечности диска, с учетом наработки турбины в эксплуатации.

На защиту выносятся:

• результаты численных расчетов НДС диска по определению положения критических зон и экспериментальные данные статического и упругопласти-ческого деформирования образцов, вырезанных из областей концентраторов напряжений диска и образцов с исходными свойствами материала;

• обоснование изменения долговечности материала из критических зон диска при наложении программно-блочного нагружения;

• результаты экспериментальных данных по определению параметров скорости развития трещин в образцах, вырезанных из ободной части диска и образцах с нулевой наработкой в эксплуатации для гармонического и эксплуатационного профиля нагружения;

• модель прогнозирования остаточной долговечности диска, с учетом наработки турбины в эксплуатации.

Практическая значимость заключается в разработке рекомендаций по оценке НДС и прогнозированию остаточного ресурса насадных дисков паровых турбин с учетом кинетики свойств материала диска по наработке в эксплуатации. Полученные расчетно-экспериментальные данные позволяют на-

значить интервалы регламентных ремонтных работ в зависимости от индивидуального состояния материала диска. Результаты работы внедрены для использования в деятельности турбинного цеха филиала ОАО «Генерирующая компания» на Набережно-Челнинской ТЭЦ.

Достоверность результатов подтверждается совпадением частных численных решений с литературными данными и с данными диагностики технического состояния дисков роторов, полученными в процессе проведения регламентных ремонтных работ на тепловых электростанциях.

Методы исследований.

Численные исследования выполнялись на основе метода конечных элементов, методов компьютерного моделирования и программирования. Экспериментальные исследования образцов проведены на специализированной испытательной машине Bi-00-201/TRI-900L Plug-n-Play Test System.

Реализация работы.

Работа поддерживалась хоздоговором НЧ ТЭЦ № ДЗ14/139 от 11.03.2010 с актом внедрения работы по договору на выполнение НИОКР (акт №48 от 07.12.2010).

Апробация работы.

Результаты работы представлялись на аспирантских семинарах Академ-энерго Казанского НЦ РАН (Казань, 2006 - 2011 гг.), итоговых научных конференциях Казанского научного центра РАН (Казань, КазНЦ РАН -2006-2011 гг.), V, VI, VII Школах-семинарах молодых учёных и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова. «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН - 2006, 2008, 2010 гг.), XVI, XVII Международных конференциях по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС'2009, 2011) (Алушта, Крым 2009, 2011гг.); Международной молодежной научной конференции «XXXV Гагаринские чтения» (Москва, 2009 г.), Международной научно-технической конференции «Прочность материалов и конструкций» (Киев, 2010 г.), итоговой молодежной научно-практической конференции компаний энергосистемы Республики Татарстан (Казань, 2010 г.). В полном объеме диссертация докладывалась в Институте машиноведения им. А.А.Благонравова РАН и Исследовательском центре проблем энергетики Учреждения Российской Академии наук Казанского научного центра РАН.

Публикации.

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 16 печатных работах.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Материал изложен на 114 страницах, содержит 67 рисунков, 10 таблиц, список литературы состоит из 103 наименований, приложение на 1 странице.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, дается ее общая характеристика, определяются направления и задачи исследований.

В первой главе дан анализ современного состояния по предмету и направлениям исследований, рассматриваемых в диссертации.

Объектами численных и экспериментальных исследований являлись диски 16-й и 20-й ступеней РСД паровой турбины Т-185/220-130 Набережно-челниской ТЭЦ с наработкой в эксплуатации 103 ООО часов (количество пусков/остановов - 124), в которых были обнаружены трещины различной длины в различных областях дисков.

Сборный ротор, или ротор с насадными дисками, представляет собой конструкцию, состоящую из вала и посаженных на него дисков с рабочими лопатками.

Промежуточным элементами ротора являются насадные диски, в условиях эксплуатации которых, они подвергаются действию центробежных сил от собственной массы, контурной нагрузки от воздействия рабочих лопаток на обод диска, которая передается через заклепки, контактного давления на расточку диска, вызванное натягом при посадке на вал.

Сложность оценки НДС по стадиям нагружения и кинетики накопления упруго-пластических деформаций при циклическом нагружении дисков паровых турбин связана с несколькими факторами, определяющими из которых являются следующие:

- в зависимости от числа оборотов при пуске турбоагрегата термосиловые факторы, влияющие на НДС роторов в каждом случае будут различны;

- набор оборотов с момента толчка до максимального и критического значений сопровождается выдержками на определенных частотах вращения для равномерного прогрева роторов.

Проведенный анализ условий эксплуатации турбинного оборудования показал, что коррозионное растрескивание под напряжением является наиболее распространенным дефектом дисков паровых турбин. Достижение данными дефектами критических размеров не позволяет своевременно произвести комплекс ремонтных работ по восстановлению надежности диска вследствие потери им несущей способности. Фрактографический анализ поверхностей разрушения свидетельствует об упругопластическом деформировании в зонах концентрации напряжений.

Расчеты элементов конструкций на малоцикловую усталость основанные на экспериментальных данных изучения закономерностей сопротивления деформированию и разрушению при циклическом упруго-пластическом деформировании получили развитие в трудах С. В. Серенсена, Р. М. Шнейде-ровича, А. П. Гусенкова, Н. А. Махутова, А.Н. Романова, В. В. Зацаринного, В.А. Новикова, И. Н. Шканова, В. Н. Шлянникова, Н. 3. Брауде и других исследователей.

Проведенный обзор решений задач мапоцикловой усталости методами компьютерного моделирования с использованием программных средств, позволил выделить наиболее перспективные комплексы метода конечных элементов (МКЭ), такие как NASTRAN, ANSYS, ABACUS, Solid Work, nCode.

На основе литературного анализа была сформулирована цель и поставлены задачи исследования.

Во второй главе представлены общая методика и результаты расчета параметров общего и локального НДС типового насадного диска паровой турбины с учетом воздействия силовых факторов.

На первом этапе, инженерными расчетами по методике Г. С. Жирицкого, определено суммарное центробежное усилие от пера и хвостовика рабочей лопатки при передаче его на заклепочные отверстия обода диска, а так же величина контактного давления, возникающего от посадки диска на вал, при заданном значении величины натяга в условиях неподвижного ротора, при номинальной и максимальной частотах вращения.

На втором этапе проведен расчет диска турбины в упругой постановке. При воспроизведении всех силовых факторов, действующих на диск при работе турбины, задача решена в трехмерной постановке с привлечением программного комплекса ANSYS. Геометрия диска турбины была полностью воспроизведена по чертежам завода-изготовителя.

Объемная модель и фрагмент сетки конечных элементов рассматриваемого в настоящей работе диска приведены на рис. 1.

Рис. 1. Расчетная схема диска турбины

Диск изготовлен из стали 34ХНЭМА, со следующими характеристиками: модуль упругости Е=206000 МПа; коэффициент Пуассона ^=0.3; удельный вес у=7800 кг/м3; коэффициент деформационного упрочнения п=5.89; предел текучести оь2=785 МПа, предел прочности ав = 930 МПа, относительное сужение ц/ = 35 %.

Путем вариации размерности конечно-элементной модели проведен поиск устойчивого решения. В результате чего устойчивое решение определено на пятом (из восьми) шаге решения и размерность конечно-элементной модели составила 520000 узлов.

Результатом расчета в упругой постановке являлось определение основных высоконагруженных зон, к которым относятся заклепочные отверстия обода диска, разгрузочные отверстия в полотне диска и осевой шпоночный паз.

На третьем этапе проведен расчет диска в упругопластической постановке с использованием модели билинейного кинематического упрочнения, в результате которого определен уровень действующих напряжений в диске.

В таблице 1 приведены значения компонент напряжений для различных условий нагружния. При частоте вращения ротора турбины Г=0 значение контурной нагрузки равно нулю, а контактное давление на ступицу максимально. В этом случае интенсивность напряжений не превышает предела текучести материала. По мере набора оборотов до номинальной частоты вращения происходит увеличение контурной нагрузки на обод диска и ослабление натяга, т.е. уменьшение значения контактного давления на ступицу диска. Напряжения в данном случае увеличиваются и их значения превышают предел текучести.

Таблица 1. Напряжения для различных условий нагружения

Условия нагружения Значения компонент нап] зяжений

Частота вращения, п, об/мин . • Контурная нагрузка на обод, Р„ МПа Контактная нагрузка на ступицу, Рс, МПа Радиальная компонента напряжений, о,(шах), МПа Окружная компонента напряжений, Оо(щах), МПа Интенсивность напряжений, »¡(шах), МПа

Верхний ряд заклепочных отверстий Нижний ряд заклепочных отверстий

0 0 0 95 185 581 596

3000 74 162 18 358 877 897

3300 81 178 8 374 898 922

При пуске турбины после ремонта, одним из пунктов пусковых испытаний является проверка срабатывания бойков автомата безопасности от разгона, при этом частота вращения может достигать 3300 об/мин. При данной частоте вращения значение контурной нагрузки возрастает, контактное давление падает, а интенсивность напряжений достигает максимального значения 922 МПа.

Полученные результаты были использованы при проведении экспериментальных статических, мало- и многоцикловых исследованиях образцов, вырезанных из критических зон диска турбины, имевшего определенную наработку в эксплуатации.

В третьей главе, на основе экспериментальных исследований образцов из критических зон диска турбины с наработкой в эксплуатации получены характеристики прочности, пластичности и трещиностойкости при статическом и малоцикловом гармоническом нагружениях. Специальные испытания проведены для оценки влияния изменения характеристик долговечности материала диска при наложении программно-блочного нагружения.

С целью исследования влияния наработки в эксплуатации на механические свойства конструкционной стали, были изготовлены образцы-свидетели, вырезанные из критических зон накопления повреждений диска. Схема вырезки образцов из диска показана на рисунке 2.

Образцы для области крепежных отверстий вильчатого замкового соединения лопатки с диском изготовлены из диска 20-й ступени, для области разгрузочных отверстий и ступицы - из диска 16-й ступени.

Для определения чувствительности металла к концентрации напряжений использовались образцы с V-образной внешней кольцевой выточкой, теоретический коэффициент концентрации, аа в которой подбирался из условий эквивалентности той или иной критической зоне диска паровой турбины.

В результате статических испытаний гладких и надрезанных образцов построены кривые деформирования изображенные на рисунке 3.

Анализ результатов статических испытаний показал, что прочностные и деформационные характеристики материала дисков 16 и 20 ступени различны в зависимости от зоны вырезки образцов. Для нижнего ряда крепежных отверстий вильчатого замкового соединения характеристики материала ниже, по сравнению со свойствами материала верхнего ряда отверстий. В зоне кольцевой выточки образца с надрезом образуется неоднородное поле напряжений, которое соответствует напряжениям,

Рис. 3. Диаграммы статического деформирования гладких образцов из зон конструктивной концентрации напряжений диска турбины

действующим в критическои зоне диска.

Сравнение экспериментально полученных данных со справочными показало, что в материале диска происходит изменение основных прочностных и деформационных характеристик с увеличением наработки в эксплуатации.

Полученные экспериментальные данные о сопротивлении упругопласти-ческим деформациям и разрушению при статическом однократном нагруже-нии использованы при проведении мало-и многоцикловых испытаний при гармоническом синусоидальном отнулевом цикле нагружения. Получены кривые выносливости в номинальных напряжениях для гладких и надрезанных образцов (рис. 4). Результаты испытаний показали, что характеристики

долговечности образцов из верхнего и нижнего ряда отверстий отличаются между собой.

900 «50 800

[МРаЗ 750 700 650

600

о4

\ О >30 О \ \ \ \

М 1© верхний \ ' / 1 ■ } \ !О нижнйй т; , и,^',,1 Д "М^, , ? с . ......1 . .......

100

1000 10000 N (сус!е)

100000

1300 Л

1200

1100 О ¡»Ра) 1000

900 800 700 ■ у~щ д верхний: РЭД & | ряд

100

Рис. 4. Кривые выносливости образцов из области заклепочных отверстий обода диска (а) - гладкие образцы; (б) - образцы с концентратором

С использованием осевого экстензометра проведена запись экспериментальных кривых упругопластического деформирования для каждого цикла нагружения. Установлено, что:

- для каждой амплитуды номинальных напряжений размах циклических деформаций при мягком нагружении для гладких образцов из нижнего ряда отверстий больше по сравнению с размахом деформаций в образцах из верхнего ряда крепежных отверстий. Происходит циклическое упрочнение материала с каждым последующим циклом нагружения (рис. 5).

- при уменьшении уровня максимальных напряжений кривая выносливости, полученная для образцов из верхнего ряда заклепочных отверстий, приобретает вид, характерный для циклически стабильного материала (рис. 5 б).

0.08 0.08 ¿8 0.04 0.02 0.00

» 5

V» «л

! ! 1;-1-^

| й> - кижчай

! 1*>а / Ц

! е-*» Ю

0.06

0.04

Дв

0.02

0.00

О •

13- 8«*#<>«й

ряд

а"4й

. .....

"¿и,.,!.....

10 100 N [сус!в]

(а)

1000

100 1000 10000 N |>ус1е]

(б)

Рис. 5. Изменение ширины петли упругопластического гистерезиса по циклам нагружения для гладких образцов

Кривые изменения размаха циклических деформаций для надрезанных образцов показывают (рис. 6), что характеристики выносливости надрезанных образцов из нижнего ряда отверстий ниже по сравнению с образцами

0.20

0.15

. г® нижний ряд 0

еда <т=» 1200

V верхний ряд

о Ь о дп- 1 ¡21)

• Ф- в

ДЕ,

0.05

верхнего ряда крепежных отверстии. Характер изменения циклических деформаций для надрезанных образцов имеет противоположную тенденцию по сравнению с гладкими образцами.

Установлено, что на большей части долговечности наблюдается циклически стабильное поведение материала, а на последних циклах нагру-жения происходит резкое увеличение ширины петли гистерезиса. Подобное поведение характерно для

1 г з 5 1() г з 5 100 2 3 5 1000 г 3 s N [cycle)

Рис. 6. Изменение размаха деформаций по циклам нагружения надрезанных образцов из ободной части диска 20 ступени

циклически разупрочняющегося материала.

Следующим этапом работы являлось моделирование программного нагружения на испытательной установке, при этом за один цикл нагружения принимался период времени, соответствующий времени выхода ротора турбины на номинальную частоту вращения (3000 об/мин) и ее последующий останов (рис.7).

Полный цикл нагружения ротора турбины в эксплуатации масштабировался в модельный экспериментальный ступенчатый цикл с сохранением пропорций по величинам нагрузки и времени выдержки на каждой ступени. Один такой модельный ступенчатый цикл нагружения составлял 10.5с. Анализ полученных кривых изменения ширины петли гистерезиса по циклам нагружения для образцов из обода диска при программном нагружении (рис. 8) свидетельствует о качественно подобии кривым, полученным при гармоническом нагружении. В частности, в гладких образцах происходит циклическое упрочнение (рис. 8 а), а в надрезанных - разупрочнение материала (рис. 8 б). Так же характеристики малоцикловой выносливости образцов из зоны нижнего ряда заклепочных отверстий, отличаются по свойствам от образцов верхнего ряда ободной части диска.

Рис. 7. График набора оборотов ротора турбины

N (сус!е)

(а) (б)

Рис. 8. Изменения ширины петли гистерезиса при программно-блочном нагружении (а) -гладкие образцы, (б) - надрезанные образцы

Сопоставление кривых выносливости (рис 9, 10), полученных при программном и гармоническом нагружениях позволило установить, что при высоких уровнях напряжений, значительно превышающих предел текучести

материала, для гладких образцов из верхнего и нижнего ряда отверстий наложение программного нагружения приводит к уменьшению долговечности по сравнению с гармоническим на-гружением в 20-30 раз. Для уровней номинальных напряжений, близких к пределу текучести программное нагружение сокращает долговечность в 1.5-2 раза, что свидетельствует о зависимости эффектов влияния вида нагружения от уровня приложенных напряжений.

Для надрезанных образцов по сравнению с гладкими образцами наблюдается обратная картина по влиянию вида нагружения. Так, при высоких уровнях номинальных напряжений снижение долговечности происходит в 1.5-2 раза, а при относительно низких напряжениях в 23 раза. При этом сохраняется общая для гладких и надрезанных образцов тенденция уменьшения долговечности при воспроизведении эксплуатационного цикла нагружения по сравнению с традиционным гармо-

Рис. 9. Кривые выносливости гладких образцов при программном нагружении

Рис. 10. Кривые выносливости надрезанных образцов при программном нагружении

ническим нагружением. Подобный характер влияния программного нагру-жения на характеристики долговечности наблюдался для гладких и надрезанных образцов из полотна и области шпоночного паза ступицы диска.

Наряду с испытаниями гладких и надрезанных образцов вырезанных из критических зон диска для определения характеристик малоцикловой усталости, проведено исследование параметров скорости развития трещин на образцах из ободной части диска после наработки турбины в эксплуатации.

В четвертой главе представлен анализ влияния наработки в эксплуатации, истории нагружения, положения критических зон и концентраторов напряжений на комплекс упругопластических характеристик сопротивления деформированию и разрушению материала диска. Разработаны рекомендации по оценке НДС и прогнозированию остаточного ресурса с учетом наработки в эксплуатации.

Таблица 2. Основные механические свойства стали 34ХНЭМА для различных стадий наработки в эксплуатации

Механические свойства

На-работ Зона вырезки образков Марка стали сто.2, МПа о,, МПа V. % Sk, МПа Gj, МПа п

О и Гладкие образцы 34XH3MA 850 930 56 2100 1530 5.42

1 т Образцы с надрезом 34XH3MA 1223 1307 35 1796 1349 10.4

Обод диска 20 ступени, гладкие образцы

Верхний ряд 34XH3MA 735 881 61 1255 554,3 9.59

Нижний ряд 34XH3MA 684 877 61 1152 499 9.93

Обод диска 20 ступени, образцы с надрезом

Верхний ряд 34XH3MA 1189 1286 24 1608 1560 11.81

Нижний ряд 34XH3MA 1075 1254 27 1610 1729 9.35

и я X Полотно и ступица диска 16 ступени, гладкие образцы

3 н m Разгрузочное отверстие 34XH3MA 789 943 44 1321 924 8.92

** Ступица (обр..№1) 34XH3MA 776 924 56 1455 831 7.89

Ступица (обр. .№2) 34XH3MA 641 798 56 1146 831 8.74

Ступица (обр..№3) 34XH3MA 870 1025 51 1476 855 8.97

Шпоночный паз 34XH3MA 783 930 63 1790 1017 6.22

Полотно и ступица диска 16 ступени, образцы с надрезом

Разгрузочное отверстие 34XH3MA 1169 1265 18 1480 1613 13.79

Ступица 34XH3MA 1128 1242 25 1404 978 16.68

Шпоночный паз 34XH3MA 1116 1225 23 1430 1227 14.37

В целях оценки влияния наработки в эксплуатации проведен полный комплекс испытания для материала с исходными свойствами, т.е. без наработки в эксплуатации. Для проведения данных испытаний были изготовлены гладкие и надрезанные образцы из прутка стали 34ХНЗМА, которые были подвергнуты термообработке по режимам, рекомендованным штатной технологией изготовления диска турбины.

Механические свойства стали 34ХНЗМА при статическом нагружении для нулевой наработки в сравнении с результатами испытаний материала дисков 16 и 20 ступени с наработкой в 103 тыс. часов приведены в таблице 2. Анализ проведенных статических испытаний показал, что прочностные и деформационные характеристики материала диска с исходными свойствами и с состоявшейся наработкой в 103 тыс. часов зависят от зоны вырезки образцов. Влияние наработки более существенно в ободной части диска. Прочностные характеристики материала гладких образцов с нулевой наработкой выше по сравнению со свойствами материала после наработки. Для ступичной зоны диска влияние наработки не значительно. Деформационные характеристики материала с нулевой наработкой ниже, по сравнению со свойствами материала после наработки.

На следующем этапе работ проведена оценка влияния наработки в эксплуатации на характеристики сопротивления деформированию и разрушению при циклическом нагружении.

Из сравнения полученных результатов при гармоническом нагружении гладких образцов следует, что материал в исходном состоянии при напряжениях, превышающих предел текучести, имеет значения долговечности больше по сравнению с материалом с наработкой в 103 тыс.час. Характеристики долговеч-Рис. 11. Изменение размаха деформаций гладких ности материала диска из образцов из ободной части диска и образцов с нулевой ступичной зоны с наработ-наработкой код примерно совпадают с

данными для материала в исходном состоянии. Таким образом, наработка в эксплуатации имеет наибольшее влияние на свойства материала в наиболее нагруженной зоне вильчатого заклепочного соединения в ободе диска. Зависимости размаха деформаций по циклам нагружения, представленные на рис. 11 для образцов в исходном состоянии и с наработкой в 103 тыс.час. показывают, что состоявшаяся наработка в эксплуатации приводит к увеличению ширины петли упруго-пластического гистерезиса на начальной ста-

0,09 " ' ---~-

0.08 Ч -«" рз:мэ* лфссм5Ц.ч.о«< образце* >в ни, него роза отвврсл«"«

| оде \

\ \

§ С",03 ^Л^--

0,02 0,01

0 10 -100 1000 10000

дии малоциклового деформирования и как следствие уменьшению долговеч-

Сравнение характеристик долговечности надрезанных образцов при программном нагружении эквивалентном эксплуатационному профилю набора оборотов турбины показывает (рис.12), что долговечность материала в исходном состоянии примерно в 2 раза выше по сравнению с долговечностью надрезанных образцов из диска 20 ступени с наработкой в 103 тыс.час.

Завершающим этапом исследования комплекса основных характеристик сопротивления деформированию и разрушению явились испытания по определению параметров циклической трещиностойкости при гармоническом и программном нагружении, которые выполнены на компактных образцах, вырезанных из ободной части диска с состоявшейся наработкой в эксплуатации 103 тыс.час. Для полученных экспериментальных диаграмм скорости роста трещин найдены коэффициенты уравнения Пэриса Сии, которые представленные в таблице 3. Установлено, что воспроизведение эксплуатационного профиля нагружения приводит к увеличению скорости роста тещины по сравнению с гармоническим типом нагружения.

Таблица 3. Константы уравнения Пэриса для различных видов нагружения

Наработка Наименование образца Марка стали Вид нагружения Константы уравнения Пэриса

т С

Г =103 тыс. час. Образец №1 34ХНЗМА Гармоническое 2,58 С 0.154Е-07

Образец №2 34ХНЭМА Гармоническое й 2,53 0.236Е-07

Образец №3 Э4ХНЗМА Программное 3,40 0.833Е-09

Образец №4 34ХНЗМА Программное 3,57 0.374Е-09

Особенностью эксплуатационного напряженно-деформированного состояния дисков 16-й и 20-й ступеней является деформирование за пределами упругости в области нижнего ряда отверстий под заклепку вильчатого замкового соединения и в зоне шпоночной канавки в ступице диска. Результаты записи диаграмм одноосного деформирования после наработки в эксплуата-

и» А :

А -*> ДА 4

[■---------] » а А

100 1ССО 1СССЮ 1»//"

ч.кло до вчрушакия. N

Рис. 12. Кривые выносливости надрезанных образцов из ободной части диска 20-й ступени и образцов с нулевой наработкой при программном нагружении

ции показывают существенное увеличение показателя деформационного упрочнения. Это свидетельствует о том, что малые изменения в напряжениях приводят к большим изменениям упруго-пластических деформаций. В этой связи кривые малоцикловой долговечности гладких и надрезанных образцов интерпретированы в виде зависимостей между деформациями в момент разрушения и количеством циклов нагружения.

В таблице 4 представлены экспериментально найденные константы кривых малоцикловой усталости в напряжениях и деформациях для каждого из выполненных вариантов испытаний. Данные относятся к гладким и надрезанным образцам, вырезанным из 16-й и 20-й ступеней после наработки в эксплуатации в 1.03х105 час. при гармоническом и программно-блочном на-гружении.

Таблица 4. Уравнения кривых долговечности

Вид образцов Положение образцов и условия нагружения В номинальных напряжениях о = В • А'* В истинных деформациях

В 1 к А | /

20 ступень, гармоническое нагружение

Гладкие образцы Верхний ряд 1476,6 -0,0676 54,606 -0,3486

Нижний ряд 1272,7 -0,0569 35,466 -0,3089

Надрезанные образцы Верхний ряд 3190,2 -0,1441 22,581 -0,3731

Нижний ряд 1699,9 -0,0718 8,891 -0,2556

20 ступень, программное нагружение

Гладкие образцы Верхний ряд 932,13 -0,0248 — —

Нижний ряд 891,61 -0,0192 ...

Надрезанные образцы Верхний ряд 2329,8 -0,1185 ... ...

Нижнийряд 2761,0 -0,1403 ... —

16 ступень, шпоночный паз

Гладкие образцы гармоническое нагружение 1192,6 -0,046 8,7698 -0,2012

Надрезанные образцы гармоническое нагружение 1735,6 -0,0752 4,8089 -0,1784

Задачи прогнозирования остаточной долговечности диска турбины с учетом наработки в эксплуатации предопределили необходимость поиска зависимостей между истинными упруго-пластическими деформациями, которые задавались уровнем номинальных напряжений в гладких и надрезанных образцах, и соответствующими разрушающими экспериментальными циклическими деформациями.

В порядке достижения этой цели проведены расчеты с привлечением МКЭ для определения истинных напряжений и деформаций в гладких и надрезанных образцах для каждого из уровней номинальных напряжений, заданных при экспериментальном определении характеристик мапоцикловой усталости. По результатам выполненных расчетов для каждого из рассмотренных вариантов сочетания геометрии образцов, положения вырезки из

диска и условий нагружения получены расчетные зависимости между номинальными напряжениями и истинными упруго-пластическими деформациями в минимальном сечении надрезанного образца, представленные на рисунке 13 (а). Затем эти расчетные деформации поставлены в соответствие разрушающим экспериментальным деформациям, полученным с помощью осевого экстензометра на базе измерений 12 мм (рис. 13 (Ь)).

♦

А +

. +

(Ь)

100

|е деформации

Рис. 13. Зависимости между расчетными и разрушающими деформациями

Представленные на рисунке 13 (Ь) зависимости аппроксимированы уравнением

^ = (1)

где е„- экспериментальные разрушающие деформации, г™" - расчетные максимальные деформации в зоне концентрации, й и 5 константы аппроксимации, приведенные в таблице 5. Каждому значению ес соответствует свое значение экспериментально найденной долговечности Лу

Мг=(0/£су. (2)

Константы уравнения (2) приведены в таблице 5.

Прогнозирование остаточной долговечности дисков 16-й и 20-й ступеней осуществлено путем последовательной подстановки в уравнения (1-2) истинных упруго-пластических деформаций для эксплуатационных условий нагружения, рассчитанных в главе 2 для каждой из критических зон. В результате найдены значения предельной долговечности Ы/ с учетом свойств в каждой критической зоне при состоявшейся наработке в эксплуатации, которые представлены в таблице 5.

Расчеты показали, что минимальные характеристики долговечности принадлежат области верхнего ряда крепежных отверстий вильчатого замкового соединения лопатки с диском и радиусному сопряжению в продольном шпо-

+ - верхний ряд в - нижним ряд д - полотно ф - ступица

200 400 600 300 1000 1200 номинальные напряжения [МРа]

+ - верхний ряд 9 - нижний ряд Л . полотно - ступица

ночном пазу в ступице диска. Эти прогнозные данные совпадают с наблюдаемыми в эксплуатации местами локальных повреждений несквозными поверхностными дефектами.

Таблица 5. Характеристики долговечности критических зон диска

Критическая зона диска — РЕМ Константы уравнения 1 Константы уравнения 2 Долговечность N [циклов]

С 5 £> Р

Верхний ряд отверстий 1.3131 0.4771 0.3295 22.581 2.6802 24279

Нижний ряд отверстий 1.3673 0.4441 0.335 8.891 3.9124 81997

Разгрузочное отверстие 0.798 0.3945 0.4398 7.993 3.5881 69675

Шпоночный паз 1.6169 0.5562 0.4327 4.8089 5.6054 55599

Изложенная в данной главе последовательность действий, объединяющая численные и экспериментальные исследования оформлена в виде структурной модели прогнозирования остаточной долговечности дисков турбомашин с учетом наработки в эксплуатации. Принципиальной особенностью данной модели является взаимосвязь трендов изменения характеристик сопротивления статическому и циклическому деформированию и разрушению материала с необходимостью пересчета уровня действующих упруго-пластических напряжений и деформаций в критических зонах диска при прогнозировании остаточного ресурса для заданных стадий наработки в эксплуатации.

Основные выводы

Проведенный в данной работе анализ НДС диска паровой турбины и экспериментальные исследования на образцах из критических зон диска турбины с различной наработкой в эксплуатации, позволили сделать следующие выводы.

1. На основе численного анализа НДС диска турбины в трехмерной упру-гопластической постановке определены критические зоны концентрации напряжений в диске с учетом воздействия эксплуатационных факторов, к которым относятся заклепочные отверстия замкового соединения лопатки с диском, разгрузочное отверстие и шпоночный паз.

2. В результате экспериментальных исследований установлены различия в характеристиках в прочности, пластичности и трещиностойкости при статическом и циклическом нагружении гладких и надрезанных образцов в зависимости от положения критической зоны в диске с определенной наработкой в эксплуатации. Для рассматриваемых насадных дисков турбины наиболее опасными являются зоны вильчатого замкового соединения лопатки с диском и шпоночного паза центрального отверстия под вал турбины.

3. Установлено, что программно-блочное нагружение, эквивалентное периодам пуска турбины из холодного состояния, приводит к существенному снижению характеристик сопротивления усталости по отношению к гармоническому нагружению при однородном и неоднородном в зонах концентрации распределении напряжений.

4. Выявлены особенности и установлены закономерности изменения петель упругоачастического гистерезиса гладких и надрезанных образцов при гармоническом и программно-блочном нагружении для различных уровней наработки в эксплуатации в зависимости от положения критической зоны в диске.

5. Представлена оценка влияния состоявшейся наработки в эксплуатации по отношению к исходному состоянию на комплекс характеристик сопротивления деформированию и разрушению материала диска паровой турбины. Установлено, что наработка в эксплуатации снижает свойства прочности и пластичности при статическом и циклическом нагружении.

6. Разработан метод интерпретации характеристик сопротивления малоцикловой усталости в критических зонах концентрации диска турбины в истинных упругопластических деформациях.

7. Разработаны рекомендации для прогнозирования долговечности диска с учетом наработки турбины в эксплуатации. Наиболее значимыми факторами, ограничивающими длительность безопасной эксплуатации дисков паровых турбин, являются:

- неоднородность распределения напряжений по критическим зонам диска;

- состоявшаяся наработка в эксплуатации;

- нестационарное нагружение;

- дифференцированное изменение основных механических свойств материала диска в отдельных критических зонах.

Основные печатные работы по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Топоров Д.В. Расчет диска паровой турбины с учетом натяга / Шлянни-ков В.Н., Ильченко Б.В., Топоров Д.В. // Известия РАН «Энергетика». - 2008.

- №5. - С.79-86.

2. Топоров Д.В. Характеристики статической и малоцикловой прочности критических зон диска турбины / Топоров Д.В., Ильченко Б.В., Яруллин P.P. // Труды Академэнерго. - №2.-2010. - С. 79-88

3. Топоров Д.В. Изменение основных механических характеристик материала диска турбины при наложении программно-блочного нагружения / Топоров Д.В., Ильченко Б.В., Яруллин P.P. // Труды Академэнерго. - №1. -2011.-С. 81-93.

В других изданиях:

4. Топоров Д.В. Оценка влияния условий контактного нагружения на несущую способность дисков паровых турбин / Топоров Д.В. // Труды Академ-энерго. - №2. - 2006. - С. 75-88.

5. Топоров Д.В. Сравнительный анализ численных расчетов НДС дисков паровых турбин / Ильченко Б.В., Топоров Д.В., Шагивалеев Р.Ф., Яруллин P.P. // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении: материалы докладов V школы-семинара молодых учёных и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова. 3-9 сентября 2006. - Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2006. - С. 290-294.

6. Топоров Д.В. Оценка условий контактного нагружения на несущую способность дисков роторов паровых турбин / Топоров Д.В. // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении: материалы докладов V школы-семинара молодых учёных и специалистов академика РАН

B.Е. Алемасова. 3-9 сентября 2006. - Казань: Изд-во Казан, гос. ун-та, 2006. -

C. 294-299.

7. Топоров Д.В. Кинетика упругопластического деформирования диска паровой турбины в зависимости от истории нагружения / Топоров Д.В. // Труды Академэнерго. - №2. - 2008. - С. 69-78.

8. Топоров Д.В. Расчетная оценка НДС крепежных отверстий диска 21 ступени ротора паровой турбины Т-100/120-130 с учетом вариантов ремонтных технологий / Шлянников В.Н., Ильченко Б.В., Ситдиков P.A., Топоров Д.В., Шагивалеев Р.Ф., Яруллин P.P. // Материалы докладов VI Школы-семинара молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е.Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении», Казань, 16-18 сенгабря 2008г. С.372-376.

9. Топоров Д.В. Моделирование контурной нагрузки при численных исследованиях НДС диска паровой турбины. / Б.В. Ильченко, P.A. Ситдиков, Д.В. Топоров, Р. Р. Яруллин. II Труды Академэнерго, №2,2009, С. 98-107

10. Топоров Д.В. Условия работы и характерные дефекты роторов паровых турбин / Топоров Д.В. // Труды Академэнерго. - №2. - 2009. - С. 108-113

11. Топоров Д.В. Верификация нелинейной модели кинематического упрочнения на модели образца с концентратором напряжений / Топоров Д.В. // Материалы XVI международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам, 2009 ВМСППС'2009, С. 689

12. Топоров Д.В. Расчетная оценка кинетики упругопластического деформирования типовых дисков паровых турбин / Топоров Д.В. // Международная молодежная научная конференция «XXXV Гагаринские чтения». Тезисы докладов №3. Механика и моделирование материалов и технологий, г. Москва, 2009

13. Топоров Д.В. Кинетика поциклового напряженно-деформированного состояния гладкого и надрезанного образцов / Топоров Д.В. // Проблемы нелинейной механики деформируемого твердого тела, Казань, декабрь 2009

14. Топоров Д.В. Оценка влияння наработки в эксплуатации на изменения механических свойств материала диска паровой турбины / Ильченко Б.В., Топоров Д.В., Яруллин P.P. // Материалы докладов VII Школы-семинара молодых ученых и специалистов акакдемика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассобмена и гидродинамики» 2010, С. 361-364

15. Топоров Д.В. Обоснование остаточного ресурса дисков паровых турбин / В.Н. Шлянников, Б.В. Ильченко, Д.В. Топоров, P.A. Ситдиков // Тезисы докладов международной научно-технической конференции. Прочность материалов и конструкций. Киев. 2010г.

16. Топоров Д.В. Анализ изменения комплекса характеристик сопротивления статическому и малоцикловому деформированию материала диска турбины с учетом наработки в эксплуатации / Д.В. Топоров, Б. В. Ильченко, P.P. Яруллин // Сборник тезисов докладов XVII Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС'2011) Алушта, Крым. С. 422-423.

Подписано в печать 13.12.11 г. Форм. бум. 60x80 1/16. Печ. л. 1,3. Тираж 100. Заказ № 1312/1 Отпечатано с готового оригинал - макета в типографии «Вестфачнка» (ИЛ Колесо в В.Н.) г. Казань, ул. Московская, 22. Тел. 292-98-92

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Топоров, Денис Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ДИСКОВ

ПАРОВЫХ ТУРБИН.

1.1. Характерные условия работы и типовые повреждения роторов паровых турбин.

1.2. Модели и критерии механики малоциклового деформирования и разрушения.

1.3. Обзор решения задач малоцикловой усталости и кинетики упругопластического деформирования методами компьютерного моделирования.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДИСКА С УЧЕТОМ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ.

2.1. Расчет параметров нагружения диска.

2.2. Определение контактного давления от натяга инженерным и МКЭ методами.

2.3. Построение расчетной схемы, определение общего НДС, зон концентрации напряжений и деформаций диска и обоснование сходимости результатов.

2.4. Установка для экспериментальных исследований характеристик сопротивления деформированию и разрушению при статическом и циклическом нагружении.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

КИНЕТИКИ МАЛОЦИКЛОВОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ В КРИТИЧЕСКИХ ЗОНАХ ДИСКА ТУРБИНЫ.

3.1. Характеристики прочности и пластичности при статическом деформировании гладких и надрезанных образцов из критических зон диска.

3.2. Параметры малоцикловой выносливости и упруго-пластического деформирования гладких и надрезанных образцов из критических зон диска при гармоническом нагружении.

3.3. Характеристики малоциклового деформирования образцов при программном нагружении.

3.4. Параметры скорости развития трещин в образцах из критических зон диска при гармоническом и программном нагружении.

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НАРАБОТКИ В ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДИСКА ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ.

4.1. Верификация нелинейной модели кинематического упрочнения в вычислительном комплексе АИЗУБ на модели гладкого цилиндрического образца.

4.2. Анализ изменения характеристик прочности, пластичности, долговечности и трещиностойкости материала диска турбины по стадиям наработки в эксплуатации.

4.3. Рекомендации по анализу напряженно-деформированного состояния и прогнозированию долговечности дисков паровых турбин с учетом наработки в эксплуатации.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертация по механике, на тему "Сопротивление деформированию и разрушению материала диска ротора паровой турбины с учетом наработки в эксплуатации"

Насадные диски, работая в условиях коррозионно-активной среды, воспринимают передачу крутящего мо лента ротор а и несут нагрузку, от1/'' , ^ центробежных сил собственной массы, контурную нагрузку от рабочих лопаток и контактную нагрузку, обусловленную натягом.

Ресурс элемента турбомашины оценивается как время его работы до наступления предельного состояния, при котором дальнейшее его применение становится недопустимым или нецелесообразным. Предельным состоянием для роторов является появление в нем макротрещины, размеры которой превышают нормы, после чего эксплуатация без выполнения специальных мероприятий по восстановлению надежности недопустима.

В связи с этим в данной работе поставлена цель оценки изменения характеристик сопротивления статическому и циклическому деформированию и разрушению материала насадного диска с учетом положения критических зон и наработки турбины в эксплуатации. Достижение поставленной цели состоит в:

Научная новизна работы состоит в:

На защиту выносятся:

• результаты численных расчетов НДС диска по определению положения критических зон и экспериментальные данные статического и упругопластического деформирования образцов, вырезанных из областей концентраторов напряжений диска и образцов с исходными свойствами материала;

• результаты экспериментальных данных по определению параметров скорости развития трещин в образцах, вырезанных из ободной части диска с наработкой в эксплуатации для гармонического и эксплуатационного профиля нагружения;

• модель прогнозирования остаточной долговечности диска, с учетом наработки турбины в эксплуатации.

Результаты работы представлялись на: ь i ' J

• аспирантских семинарах Академэнерго Казанского НЦ РАН (Казань, 2006 -2011 гг.);

• итоговых научных конференциях Казанского научного центра РАН (Казань, КазНЦ РАН - 2006-2011 гг.);

• V, VI, VII Школах-семинарах молодых учёных и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова. «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН - 2006, 2008,2010 гг.);

• XVI, XVII Международных конференциях по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС'2009, 2011) (Алушта, Крым 2009, 2011гг.);

• Международной молодежной научной конференции «XXXV Гагаринские чтения» (Москва, 2009 г.);

• Международной научно-технической конференции «Прочность материалов и конструкций» (Киев, 2010 г.);

• итоговой молодежной научно-практической конференции компаний энергосистемы Республики Татарстан (Казань, 2010 г.);

В полном объеме диссертация докладывалась в Институте машиноведения им. А.А.Благонравова РАН и Исследовательском центре проблем энергетики Учреждения Российской Академии наук Казанского научного центра РАН.

Заключение диссертации по теме "Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры"

выводы

1. На основе численного анализа НДС диска турбины в трехмерной упругопластической постановке определены критические зоны концентрации напряжений в диске с учетом воздействия эксплуатационных факторов, к которым относятся заклепочные отверстия замкового соединения лопатки с диском, разгрузочное отверстие и шпоночный паз.

4. Выявлены особенности и установлены закономерности изменения пе-тель упругопластического гистерезиса гладких и надрезанных образцов при гармоническом и программно-блочном нагружении для различных уровней наработки в эксплуатации в зависимости от положения критической зоны в диске.

- неоднородность распределения напряжений по критическим зонам дис-ка;

- состоявшаяся наработка в эксплуатации;

- нестационарное нагружение;

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Топоров, Денис Валерьевич, Казань

1. Базарас Ж. Л. Статистическая оценка сопротивления деформированию и разрушению при малоцикловом нагружении: Автореф. Дис. канд. Техн. Наук. Каунас: КПИ, 1983.23 с.

2. Басов К.А. ANSYS. Справочник пользователя. Москва, 2005 г.

3. Белл Дж. Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. М.: Наука. 1984. Ч. 1. 597 с. Ч. 2. 441 с.

4. Бененсон Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины/ Под. Ред. Д.П. Бузина. М.: Энергия, 1976. - 264 с.

5. Биргер И.А. Об одном критерии разрушения и пластичности. -Механика твердого тела, 1977, №4, с. 143 150.

6. Болотин В.В. Методы теор ш веро ягности и теории надежно сги в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1982. 351 с.

7. Брауде Н.З., Шканов И.Н. Условия разрушения материалов при двухосном малоцикловом нагружении. Изв. Вузов. Авиационная техника, 1984, №3, с. 23-27.

8. Браун У., Срауме Д. Испытания высокопрочных металлических материалов на вязкость разрушения при плоской деформации. М.: Мир, 1972. 246 с.

9. Веллер В.Н. Автоматическое регулирование паровых турбин. 2-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1977. - 408 с.

10. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов. М.: Машиностроение. 1964. 276 с.

11. Гиршфельд В.Я., Морозов Г.Н. Тепловые электрические станции. -М.: Энергия, 1973.-238 с.

12. Гусенков А.П. Прочность при изотермическом и неизотермическом малоцикловом нагружении. М.: Наука. 1979. 295 с.

13. Даунис М.А. Закономерности процессов малоциклового разрушения при нестационарном механическом нагружении. В кн.: IV

14. Всесоюз. Симпоз. «Малоцикловая усталость механика разрушения, живучесть и материалоемкость конструкций». Краснодар, 1983, вып. 1 с130-134.

15. Дроздовский Б.А. Прикладные вопросы вязкости разрушения. М.: Мир, 1968. 552с.

16. Жирицкий Г.С., Конструкция и расчет на прочность деталей паровых турбин, Москва, Госэнергоиздат, 1955г., 280с.

17. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. / О. Зенкевич -М.: Мир, 1975, 541с.

18. Злочевский А.Б., Бондарович Л.А., Шувалов А.Н. Влияние интенсивной перегрузки на кинетику роста усталостной трещины. Физ.-хим. Механика материалов, 1979, №6, с. 43 - 47.

19. Злочевский А.Б., Бондарович Л.А., Шувалов А.Н. Определение коэффициента интенсивности напряжений тензометрическим методом. -Пробл. прочности, 1979, №6, с. 44 47.

20. Злочевский А.Б., Бондарович Л.А., Шувалов А.Н. Повышение усталостной долговечности элементов конструкций созданием благоприятных остановочных напряжений. В кн.: Остаточные напряжения и методы регулирования. М.: Наука, 1982, с. 104 - 109.

21. Капелович Б.Э. Эксплуатация паротурбинных установок. М.: Энергия, 1975.-288 с.

22. Карзов Г.П., Леонов В.П., Тимофеев Б.Т. Сварные сосуды высокого давления. JL: Машиностроение, 1982. 287 с.

23. Качан А. Д. Режимы работы и эксплуатации тепловых электростанций. Минск: Высшая школа, 1978. 288 с.

24. Кирсанов И.Н. Конденсационные установки. М. - Л.: Энергия, 1966.-376 с.

25. Коларов Д., Балтов А. Механика пластических сред. М.: Мир, 1979,302 с.

26. Коффин Л. Циклические деформации и усталость металлов // Усталость и выносливость металлов. М.: Издательство иностранной литературы. 1963. С. 257-273.

27. Либовиц Г. Разрушение: В 7-ми т. М.: Мир; Машиностроение, 1973 -1976. 3216с.

28. Лосев С. М. Паровые турбины. 10-е изд. - М.: Энергия, 1964.376с.

29. Лысов М.И. Теория и расчет процессов изготовления методами гибки. М.: Машиностроение, 1966. - 236 с.

30. Манушин Э.А., Суровцев И.Г. Конструирование и расчет на прочность турбомашин газотурбинных и комбинированных установок. Москва Машиностроение, 1990г. с. 39.

31. Махутов H.A. Деформационные критерии малоциклового и хрупкого разрушения: Автореф. Дис. д-ра техн. Наук. М.: ИМАШ, 1973, 71с.

32. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов на прочность. М.: Машиностроение. 1981г. 272 с.

33. Махутов H.A., Гаденин М.М., Гохфельд Д.А. и др. Уравнения состояния при малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1981.245 с.

34. Махутов H.A., Воробьев А.З., Гаденин М.М. и др. Прочность конструкций при малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1983. 272с.

35. Махутов H.A., Бурак М.И., Гаденин М.М. и др. Механика малоциклового разрушения. М.: Наука, 1986.

36. Морозов Е.М. Метод конечных элементов в механике разрушения / Е.М. Морозов, Г.П. Никишков. -М.: Наука, 1980. 254 с.

37. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. 707 с.

38. Новожилов В.В. О перспективах развития феноменологического подхода к проблеме разрушения твердых тел. В. Кн.: Всесоюз. Рабоч и. симпоз. По вопр. Малоцикловой усталости. Сб. докл. Каунас, 1971. 16с.

39. Панасюк. В.В., Андрейкив А.Е., Ковчик С.Е. Методы оценки трещиностойкости конструкционных материалов. Киев: Наук. Думка, 1977. 277 с.

40. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. М.: Наука, 1974. 638 с.

41. Писаренко Г.С., Лебедев А. А. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. Киев: Наукова думка, 1976.-416 с.

42. Родин В.А., Шарапов А.Г., Мурманский Б.Е. и др. Ремонт паровых турбин. Екатеринбург, 2005г.

43. Романов А.Н. Энергетические критерии , разрушения при малоцикловом нагружении. Пробл. прочности, 1974, №1, с. 3 - 18.

44. Романов А.Н. Критерии усталостного разрушения с учетом работы остаточных микронапряжений. Прикладная механика, 1977, т. 13, № 2, с. 69 -79.

45. Романов А.Н. Закономерности образования и развития трещин при высокотемпературном статическом и циклическом нагружении: Автореф. Дис. . д-ра техн. Наук. М.: ИМАШ, 1979. 52 с.

46. Романов А.Н. Накопление повреждений при длительном статическом и циклическом нагружении на стадиях образования и развития трещин. В. Кн.: Тр. Междунар. Конф. «Усталость материалов и конструкций». Прага, 1984, с. 88-97.

47. Шканов И.Н., Шлянников В.Н., Брауде Н.З. Об одном подходе к критериальному анализу предельных деформаций при сложном напряженном состоянии. Изв. Вузов. Авиационная техника, 1980, №4, с. 98101.

48. Шлянников В.Н. Плотность энергии деформации и зона процесса разрушения. Сообщение 1. Теоретические предпосылки // Пробл. прочности. 1995. №10. с. 3-17.

49. Шлянников В.Н. Плотность энергии деформации и зона процесса разрушения. Сообщение 2. Экспериментальное обоснование // Пробл. прочности. 1995. №11/12. с. 3 -21.

50. Шлянников В.Н. Вычислительная механика деформирования и разрушения: Учеб. Пособие. 2-е издание., исп. И доп. - Казан, гос. энерг. Ун-т, 2002г с. 143-219.

51. Шлянников В.Н., Ильченко Б.В. Введение в метод конечных элементов. Казань: КГЭУ, 2004г. 120с.

52. Шлянников В.Н., Шагивалеев Р.Ф. Расчет остаточной долговечности трубопровода по предельным деформациям при двухосном нагружении. Труды Академэнерго, №4, 2008г. с. 64 - 76.

53. Ярема С.Я. Методология определения характеристик сопротивления развитию трещин (трещиностойкости) материалов при циклическом нагружении. Физ.-хим. Механика материалов, 1981, №4, с. 100-110.

54. ANSYS Theory Reference. 001242. Eleventh Edition. SAS IP, Inc.,1999.

55. Chaboche, J.L., "On Some Modifications of Kinematic Hardening to

56. Miyamoto H., Shiratori M. Elastic-plastic responses of kinematically hardening cracket sheet under cyclic loading. Proc. 21st Jap. Nat. Congr. Appl. Mech., 1973, N 21, p 221-230.

57. Nelson. D.V. Review of fatigue crack growth prediction methods. Exp. Mech., 1977, Febr., p. 41 -49.

58. Raymond Browell, A1 Hancq, ANSYS, Inc. Обновления в модуле ANSYS Fatigue. Расчет усталости и визуализация результатов. Журнал ANSYS Solutions. Русская редакция. Лето 2006. с. 17 24.

59. Schijve I. Fatigue damage accumulation and incompatible crack front orientation. Eng. Fract. Mech., 1974, vol. 6, p. 245 - 252.

60. Shlyannikov V.N. Modeling of crack growth by fracture damage zone // Theoret. Appl. Fract. Mech. 1996. - 25. - p. 187 - 201.

61. Sih G.C. Handbook of stress intensity factors. Betlehem. (Pa), 1973.536p.

62. Soderberg C. R. Factor of safety and working stresses.— Transactions of ASME, 1930, v. 52, p. 13—28.

63. Valluri S.R. Some recent developments at "Galcut" concerning a theory of metals fatigue. Acta met., 1963, vol. 11, p. 759-775.

64. Wei R.P., Shih T.T. Delay in fatigue crack growth. Int. J. Fract. 1974, vol. 10, p. 77-85.

65. ГОСТ 25.502 79. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость.

66. ГОСТ 25347-82. Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки.

67. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения.

68. ГОСТ 25.504-82 Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости.

69. ОСТ 108.020.109-82 Турбины паровые стационарные. Расчет на статическую прочность дисков и роторов.

70. РД 34.30.507 92. Методические указания по предотвращению коррозионных повреждений дисков и лопаточного аппарата паровых турбин в зоне фазового перехода. Москва, ВТИ, 1993 г.

71. РТМ 108.021.103-85 Детали паровых стационарных турбин. Расчет на малоцикловою усталость. НПО ЦКТИ, 1986.

72. РТМ 108.021.104-77. Турбины паровые стационарные. Расчет деформаций и напряжений в элементах турбин при пусках.

73. С0153-34.17.440-2003. Инструкция по продлению срока эксплуатации паровых турбин сверх паркового ресурса.

74. Деформация и разрушение при термических и механических воздействиях. М.: Атомиздат, 1969, №3, 148 с.

75. Инструкция по пуску турбоагрегата ПТ-60-130/13 с генератором типа ТВФ-60.

76. Инструкция по пуску паровой турбины Т-185/220-130.

77. Нормы расчета на прочность элементов реакторов, парогенераторов, сосудов и трубопроводов атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок. М.: Металлургия, 1973. 406 с.

78. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении: Метод. Указания. РД 50-345-82. М.: Изд-во стандартов, 1983. 96 с.

79. Гринь Е. А., Зеленский А. В. Исследования напряжённого состояния и служебных характеристик металла деаэраторов высокого давления с оценкой их долговечности // Теплоэнергетика. 2009. - № 2. - С. 12-19.

80. Гринь Е. А. Метод определения остаточной долговечности конструкций на стадии развития трещины с использованием результатов контроля // Заводская лаборатория. 2010. - № 2. - С. 43-47.

81. Гладштейн В. И. Влияние длительной наработки на жаропрочность металла литых корпусов арматуры и турбин высокого давления. Теплоэнергетика: Ежемес. теорет. и науч.-практ.журнал. -15/04/2001 .-N4.-0. 28-30 .

82. Гладштейн В. И. Уточненная оценка остаточного ресурса гибов паропроводов путем моделирования живучести металла при испытании образцов с надрезом. Теплоэнергетика. 15/02/2011 .-N2.-0. 8-12 .