It is inevitable to evaluate the life of turbine rotor because the operating periods of power plants need to be extended. The magnetic methods utilizing Magnetic Barkhausen noise curve were applied to detect the degradation caused by thermal aging. The Magnetic property of material depends on the domain dynamics and it is affected by the microstructure of material. Therefore the magnetic property is very sensitive to the microstructure change of the material. It is, thus, very useful to detect the state of degradation of varying materials. The test specimen made of 1Cr-1Mo-0.25V steel was used widely for turbine rotor material, and seven kinds of specimens with different degradation levels were prepared by the isothermal heat treatment at $630^{\circ}C$. With the increase of degradation, BHN was decreased. The result was compared with coercive force and vickers hardness.
This study was performed to establish the characteristics of the heat affected zones from view point of the repair weldability for a damaged CrMoV steam turbine rotor steel. Characterization of the heat affected zones of the weldment was conducted with respect to various of postweld heat treatment temperatures, $566^{\circ}C$, $621^{\circ}C$ and $677^{\circ}C$. The evaluations of the heat affected zones were carried out in terms of microstructural characterization, microhardness measurements, Charpy v-notch impact, tensile and stress-rupture tests. The results indicated that the effect of the postweld heat treatment at $677^{\circ}C$ exhibited the favorable microstructure and mechanical properties for the stability of the heat affected zones. While the heat affected zone of the weldment, produced without postweld heat treatment, displayed the inferior toughness and microstructure indicating localized carbide precipitations on the grain boundary. It was also indicated that the stability of the heat affected zones were deteriorated by the formation of the cavitation on the grain boundaries.
An investigation of the CrMoV rotor steel weldment which experienced by cyclic thermal aging heat treatment and as-received condition was performed. This evaluation was carried out to confirm whether this type of weldment is appropriate for the service environment in terms of microstructural examinations, microhardness measurements and tensile tests. The cyclic thermal aging heat treatment, containing continuous heating and cooling thermal cycle was programmed to simulate the real rotor service condition. The heat treatment was performed for 40 cycles(5920hrs). The results indicated that the weldment was composed of 4 different regions such as heat affected zone of the base metal, butter weld(initial weld), full thickness weld(final weld) and the base metal. The double welding process was applied to eliminate the susceptibility of reheat cracking at heat affected zone of base metal. The grain refinement at the HAZ due to the welding process could reduce the possibility of cracking susceptibility, but its tensile properties was appeared to be low due to the weld metal in as-received condition. The benefit effect, grain refinement was extended with carbides coarsening during the cyclic thermal aging heat treatment. However the poor mechanical properties of the weldment was more degraded as undergoing the heat treatment.
The estimation of the remaining life for the aged components in power plant as well as chemical and peroleum plants has been recently coberned. The raw materials used in this syudy are the 1Cr-1Mo-0.25V rotor steel which intensified P and S compositions along with the nominal compositions of ASTM A470 standard. Five kinds of specimens with the different degradation levels were prepared by isothermal aging teat treatment at $630^{\circ}C$ The mechanical properties and fatigue strength of virgin and aged 1Cr-1Mo-0.25V rotor steel have been inbestigated through the hardness, tensile, fatigue test, SEM fractograph and EDS analysis at room temperature. Thus, the data of aged specimens were compared with those of virgin specimen to evaluate the aging effects. The main results obtained in this study are as follows; The decrease of the hardness due to degradation was distinguished until 50, 000hrs simulated service time. And is was confirmed that the considerable amount of P, Mn, Cr and S was precipitated at the grain boundary of aged material through the SEM and EDS analysis. The fatigue strength of 25, 000, 50, 000, 75, 000 and 100, 000hrs aged material was decreased 29.5%, 24.4%, 28.6%, 35.7% than that of virgin material at $10^7$ cycles of room temperature. The major cracks of virgin and aged materials initiated at the inclusions including Si, P and Mn compositions which were located at the outer periphery of the specimen.
고온-고압의 장시간 사용으로 나타나게 되는 재료열화현상을 이해하고 구조건전성 모니터링을 위한 기초연구로 사용하고자 대표적인 로터용 내열강인 2.25CrMo 강과 9CrMo 강 그리고 12CrW 강을 연구하였다. 재료열화를 모니터링하기 위해 2.25CrMo 강은 등온열화 시험을 9CrMo 강은 크리프-피로 시험을 그리고 12CrW 강은 크리프 시험을 각 단계별로 수행하였다. 이들 각 손상재에 대한 초음파전파특성, 비저항측정 그리고 보자력측정을 통하여 미세조직 의존성을 고찰하였고 이들 파라미터는 특정 미세조직의 변화에 상당히 민감하게 작용하였다.
항공기 엔진, 발전 설비, 원자로 등과 같이 고온에서 작동하는 구조물 및 부품은 피로 파괴, 크립 파괴 또는 복합된 크립-피로(creep fatigue) 파괴에 대비하여 설계될 것이 요구된다. 관련 소 재를 살펴보면 항공기 엔진에 많이 사용되는 nickel-based superalloy로부터, land-based turbine rotor 등에 사용되는 low alloy ferritic steel 등으로 다양하다. 이외에도 austenitic stainless steel(Type 300 series)이 원자로에 많이 쓰이고 있다. 따라서 이러한 여러 가지 재료에 대한 고온 피로와 복합된 크립 파괴에 대하여 많은 연구가 진행되어 왔고, 앞으로도 보다 안전한 설 계를 위하여 계속될 전망이다.
Rotating machines are widely used in industrial world and especially motor and generator take up much part of it. As for this kind of motor and generator, electrical loss due to eddy current is the very important factor and that is also a primary factor causes heat generation. To solve this kind of problem like the above. insulated laminating silicon steel sheet is used to prevent eddy current effect. Laminated rotor is widely used as rotating shaft of motor and generator. Due to that, electrical loss and heat problem can be solved but designer meets another problem. In general. most of the motor and generator can be normally operated under 3,600 rpm because they are designed to have the first critical speed more than that speed. But nowadays, they should be operated more than the first critical speed as usual with the trend of high speed, large scale and high precision in industrial world. The critical speed can be determined from the inertia and stillness for the rotor and bearing of rotating systems. The laminated rotor stiffness can be hardly determined because it can be derived a lot factors for instance rotor material and shape, lamination material and shape, insulation material. lamination force and so on. In this paper, the change of the natural frequency of the motor was examined with the change of the lamination force as an experimental method and design criteria will be presented for motor & generator designer, who can apply the result of numerical analysis with equivalent diameter scheme with ease.
본 연구에서는 이들보다 매우 간단한 IS법, 즉 초기 변형률법(ISM: initial strain method)에 의한 크리프 수명예측식을 고안하여, 현재 화력발전용 고압 로터강 에 사용되고 있는 1%Cr-Mo-V강과 발전소 효율향상을 위해 최근 국내최초로 개발된 12% Cr강에 대하여 도출하였고, 이 도출식이 앞에서 언급한 여러 파라메트에 의한 결과와 비교 평가하여 장시간 강도 및 수명예측식으로 사용될 수 있음을 입증하였다.
This thesis studied that seven kinds of residual elements(inclusions) had influenced on fracture toughness($K_{IC}$) obtained by Begley-Logsdon and Rolfe-Novak model equation using tensile an d impact test data of I%CrMoV HP(high pressure) rotor steel. $K_{IC}$ design curve of ASME and fracture surface by SEM were also considered, obtained results are summarized as follows $K_{IC}$ was linearly increased with increase of temperature, effect of the inclusions was significantly over FATT. $K_{IC}$ at lower shelf temperature was quantitatively related to yield strength and was agreed well with Begley's equation. It was difficult to determine $K_{IC}$ because of specimen size and tester capacity at upper shelf temperature, but for this view point Rolfe-Novak's equation was useful. The degree of brittle fracture was dependent on FATT fundamentally, adding S, Sb to matrix decreased impact energy and adding Cu, As increased yield(tensile) strength, and the influence of the others minority inclusion was comparatively insignificant.
This paper presents the characteristic of newly developed electrical steel and motor performance analysis for HEV/EV. This material is developed and optimized for high frequency operation to reduce the core losses in traction motors to increase fuel efficiency. Four types of electrical steel are introduced, which are optimized for high flux density (PNHF), high frequency low core loss (PNF), high punchability (PNS) and high strength (PNT) to meet different specifications from different types of traction motors. To identify the motor performance with this material, finite element analysis was used to calculate core loss as well as Ld and Lq for efficiency map. Also structure analysis was performed to calculate stress on bridge rotor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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