[发明专利]一种用于服役燃气轮机高温静止部件材料剩余蠕变寿命评估的方法

说明书

本发明公开了一种用于服役燃气轮机高温静止部件材料剩余蠕变寿命评估的方法，主要包括金相组织观察、持久试验和寿命计算分析，解决了采用传统双对数坐标持久寿命曲线的剩余蠕变寿命评估方法误差大、费时等问题。结合了金相检验和持久试验方法，考虑了不同服役时间下部件的实际材料老化和损伤状态，从实际服役部件上取样，确定加速持久试验条件，根据试验测试数据定量计算获得燃气轮机高温静止部件材料剩余蠕变寿命。本发明操作简单，方法可靠，结果准确，适用性和通用性强，能够满足燃气轮机高温部件剩余寿命评估要求，并指导检修计划的合理制定。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种用于服役燃气轮机高温静止部件材料剩余蠕变寿命评估的方法。

背景技术

燃气轮机火焰筒、过渡段、透平叶片、护环、轮盘、轴等高温部件作为燃气轮机的核心部件，是工作环境最恶劣、结构最复杂、故障最多、更换费用最高的部件。在长时间高温、高应力条件下服役，高温部件不可避免地产生不同程度的蠕变损伤，严重影响其服役寿命严重影响其高温性能和服役寿命。为了合理利用部件寿命，并制定合理的检修周期和修复方案，以保证燃气轮机发电设备安全、经济、持续运行，燃气轮机高温部件蠕变寿命分析方法已受到国内外研究者们的关注。

目前，国内外对高温部件蠕变寿命方法的研究主要集中在三个方面：以检测材料结构性能参数变化为基础的超声波测定法；以短时的持久寿命实验外推得到长时的蠕变实验数据为思想的持久寿命实验外推法；以材料高温蠕变微观组织变化机理为基础的微观组织分析法。对高温部件材料蠕变损伤状态及寿命评估的超声检测方法尚处于实验室试验阶段，该方法误差大，实际应用意义不大。目前广泛应用的持久寿命实验外推法的发展已大体经历了三个阶段：等温线外推法，Larson-Miller参数法，θ函数法，该方法需要进行大量、长时的持久性能试验，且未考虑服役部件的自身材料老化和组织性能变化，时效性差，预测的寿命结果较为保守，外推精度不高。微观组织金相分析法是从材料蠕变损伤的微观角度出发，通过观察晶界形态的变化与碳化物颗粒的尺寸等微观变化，来评定蠕变状态进而预测高温蠕变寿命，一般适用于蠕变第一、二阶段的高温部件材料。由于在蠕变寿命各阶段材料的显微组织分布不均匀，使得金相分析法的定量分析非常困难。

从国内外研究现状看，现有的高温部件蠕变寿命方法均存在缺陷，开发一种适用性强、操作相对简单、准确性高的燃气轮机高温部件剩余蠕变寿命评估方法具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于服役燃气轮机高温静止部件材料剩余蠕变寿命评估的方法，该方法操作简单，方法可靠，结果准确，适用性和通用性强，能够满足燃气轮机高温部件剩余寿命评估要求，并指导检修计划的合理制定。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于服役燃气轮机高温静止部件材料剩余蠕变寿命评估的方法，包括以下步骤：

1)获取损伤部件的典型损伤部位的金相试样和持久样品，并获取损伤部件在原始态对应部位的持久样品；

2)获取金相试样损伤部位的蠕变损伤组织特征；

3)获取损伤部件的持久样品在测试条件下持久寿命数据t_t，以及获得原始态部件的持久样品在相同测试条件下的持久寿命数据T_t；

4)根据持久寿命数据t_t和持久寿命数据T_t确定服役部件剩余蠕变寿命T_S。

优选的，步骤2中对金相试样进行研磨、抛光和腐蚀后进行检测，获得金相组织形貌特征。

优选的，步骤2中所述蠕变损伤组织特征包括γ′、TCP相、晶界形态、碳化物的成分、形态、尺寸和体积分数。

优选的，所述测试条件包应力和温度，并且测试温度高于服役温度。