بررسي نحوه‌ رشد آسيب و تعيين عمر در بارگذاري تناوبي دما بالا

Study of Damage Propagation and Life Assessment in High Temperature Cyclic Loading

دف اين مطالعه، بررسي عمر با توجه به آسيب‌هاي واردشده توسط مكانيزم‌هاي اصلي توسعه آسيب در پره‌هاي توربين و مدل‌كردن نحوه رشد آسيب است. براي اين منظور آزمايش خستگي سيكل پايين كرنش- كنترل روي فولاد زنگ‌نزن مارتنزيتي 410 در حالت تمپرشده در دماي C°565 در سه محدوده كرنش 0/8، 1 و 1/5 با دماي ثابت C°500 و زمان نگهداري 15ثانيه در هر سيكل انجام شده است. اثر برهم‌كنش خزش- خستگي روي عمر و همچنين آسيب واردشده به پره توربين در شرايط مختلف بررسي شد. نتايج نشان داد كه با تغييرات دامنه كرنش از 0/8به 1/5، عمر قطعه از 205 به 65 سيكل تغيير مي‌كند و اين در حالي بوده كه سطح شكست نمونه‌ها نيز با هم متفاوت است. در مرحله بعد مدل كافين- مانسون اصلاح‌شده براي نشان‌دادن آسيب و تاثير همزمان آن روي عمر قطعه بررسي شد. نتايج نشان داد كه با كاهش تعداد رسوبات مرزدانه‌اي و تاثير آن روي حفرات ايجادشده در قطعه، آسيب واردشده كمتر مي‌شود و در نتيجه عمر پره توربين افزايش مي‌يابد. آزمون‌هاي كشش دماي بالا و خستگي سيكل پايين تنش- كنترل دماي بالا نيز در حالت‌هاي تمپر مختلف، براي فولاد زنگ‌نزن 410 و 420 انجام گرفت و نتايج نشان داد كه در شرايط يكسان افزايش دماي تمپر از 200 به C°565 باعث كاهش عمر از 2218 به 1952 سيكل شده است.

The aim of this study is to investigate the life-span according to the damage caused by the main mechanisms of damage development in turbine blades and to model the growth of the damage. For this purpose, the low cycle fatigue test on martensitic 410 stainless steel was immersed in tempered glass at 565°C in three strain gauges 0.8, 1 and 1.5 with a constant temperature of 500°C and 15 seconds per cycle. The effect of creep-fatigue interaction on life and also damage to turbine blade in different conditions was investigated. The results showed that with the variation of the strain amplitude from 0.8 to 1.5, the life of the piece varies from 205 to 65 cycles and this is while the level of failure of the samples varies. In the next step, the modified Coffin-Manson model was used to indicate the damage and its simultaneous effect on the life of the piece. The results showed that decreasing the number of grain boundaries and its effect on the cavities created in the piece decreases the damage and thus the life of the turbine blade increases. High-temperature tensile tests and low-tensile fatigue-temperature control were also performed in different tempering modes for 410 and 420 steel stainless steel and The results showed that, under the same conditions, the temperature increase from 200 to 565°C resulted in a decrease in life from 2218 to 1952 cycles.