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简答题造成汽轮主要零件失效的原因是什么？汽轮机的寿命如何定义？影响汽轮机寿命的主要因素有哪些？
  • 汽轮机的主要零件是汽缸和转子。在启动、停机和负荷变化过程中，因转速或温度的变化，其中将出现交变应力。在这种交变应力的反复作用下，造成转子材料脆化而产生疲劳裂纹。另外，在高温条件下承受应力的零件，将产生蠕变。工作温度愈高，承受的应力愈大，材料蠕变速度越快。高温蠕变使金属内部晶格产生塑性变形，蠕变的积累，晶格边界产生滑移，甚至晶格内部出现微观裂纹。一旦出现裂纹，在裂纹的尖端形成极大的应力集中，使裂纹继续扩展，以致断裂。发现汽缸出现少数裂纹时，可以补焊修复。一旦大面积出现众多裂纹，无法补焊，裂纹继续扩展，其深度达极限值时，汽缸便失效。
    发现转子表面出现少量裂纹时，可以进行车削。转子车削后，其刚度降低，临界转速随之降低。当临界转速或其倍数与工作转速的差值小于规定的避开率，机组将出现异常振动，转子再无法使用。若转子出现裂纹未被发现，其周向刚度不对称，而使机组出现异常振动。裂纹尺寸愈大，振动愈强烈。
    当转子因裂纹引起的振动超限，而又无法车削修复时，转子即失效报废。总之：材料在交变应力作用下，产生疲劳裂纹；在高温条件下承受应力产生蠕变裂纹，又无法修复，是造成汽缸和转子失效的原因。汽轮机是以其转子的使用寿命，作为汽轮机的使用寿命。从新机投入运行，至转子出现第一条可观察到的宏观裂纹，所经历的低周交变应力循环次数，定义为汽轮机的疲劳寿命。从转子出现第一条可见裂纹到转子失效，所经历的低周交变应力的循环次数，定义为残余寿命。汽轮机的使用寿命是转子的疲劳寿命和残余寿命之和。影响汽轮机寿命的主要因素有：转子承受交变应力的幅值；工作温度的高低；承受应力的大小和持续时间。交变应力的幅值主要取决于零件温度的变化速度，既取决于机组的升速速度和变负荷速度。机组的负荷愈大，工作温度愈高，承受的应力愈大，材料蠕变速度越快。而持续时间愈长，蠕变损伤愈大。

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