热应力和热变形
热处理工艺对金属结构件的应力和变形控制
热处理工艺对金属结构件的应力和变形控制热处理工艺是指通过控制金属结构件的温度和时间来改变其组织结构和性能的一种工艺。
在金属加工过程中，常常会产生应力和变形问题，特别是在加热和冷却过程中。
热处理工艺可以通过控制加热和冷却的速率、温度和时间等参数来有效地控制金属结构件的应力和变形。
在热处理工艺中，应力和变形是不可避免的问题。
当金属结构件被加热至高温时，会发生热胀冷缩现象，这会导致金属结构件发生应力和变形。
应力和变形的程度取决于金属的热膨胀系数和形状，以及温度变化的速率。
为了控制金属结构件的应力和变形，热处理工艺需要根据金属的性质和加工要求，合理地选择加热和冷却的条件来控制金属的温度变化。
在热处理工艺中，控制加热速率和温度是控制金属结构件应力和变形的关键。
一般来说，快速加热可以减少热胀冷缩引起的应力和变形，但过快的加热速率也会导致金属结构件的温度不均匀，引起热应力集中，从而产生应力和变形。
因此，在控制加热速率时需要考虑金属的热传导性质和加热设备的性能，以确保金属结构件的温度分布均匀。
另外，控制冷却速率和温度也是关键的工艺参数。
过快的冷却速率会导致金属结构件的应力和变形增大，因为快速冷却会使金属结构件的表面和内部温度差异加大，并产生相应的应力。
因此，在选择冷却方法时需要根据金属的热导率和冷却设备的性能来进行合理的选择。
同时，在冷却过程中，可以通过控制冷却介质的温度来控制金属结构件的冷却速率，从而控制应力和变形。
热处理工艺对金属结构件的应力和变形控制具有重要意义。
首先，合理的热处理工艺可以降低金属结构件的应力和变形，提高其工作性能和使用寿命。
其次，热处理工艺可以改善金属结构件的内部组织结构，提高其强度、硬度和耐磨性等性能。
最后，热处理工艺可以实现金属结构件的尺寸精度控制，满足加工要求。
总之，热处理工艺对金属结构件的应力和变形控制具有重要意义。
通过合理选择加热和冷却的条件，可以降低金属的应力和变形，提高其性能和使用寿命。
热应力和热变形
c) 轴封供汽温度：
冷态开机，△T(汽、金属) 越大，局部正胀差 越大；合理使用法兰加热装置．
热态开机，T（汽）低于T(金属)越多，则局部 负胀差越大。
主汽温度下降，未及时倒换汽源，局部负胀差
d) 轮盘摩擦鼓风效应 e) 排汽温度（真空） f) 泊松效应
一转子弯曲所呈现的晃摆值；
二轴颈中心偏离轴瓦中心的距离．
将偏心、偏心率(度)的测量分别定义为轴颈 在轴瓦内相对位置、转子弯曲的测量．
弯曲和振动的互激
弯曲加大振动 振动引发碰摩 局部加热 弯曲增大
第三节 其他监视参数
600MW汽轮机主要参数限值
序号 1
转速
参数
2 负荷
3 主汽温 4 高排温度
5 凝汽器真空
第二节 汽轮机的热应力、热膨胀、热变形
一、汽轮机的受热特点
启动过程温度变化剧烈，各部件受热条件 不同，汽轮机金属部件存在温度梯度，导致热 应力，热变形 1 启动时温度变化：内壁与蒸汽直接接触，温 度上升比较快；外壁温度上升比较慢，造成温 度差。 2 汽缸部件由于受到约束，不能自由膨胀，因 此将产生热应力。其中温度高部件受压；温度 低部件受拉伸作用
1 启动时蒸汽温度和金属温度不匹配 低压微过热蒸汽冲转，合理暖机
2 极热态启动造成的热冲击 3 甩负荷造成的热冲击
‹四› 汽轮机超速试验的条件
1 对大型汽轮机组，对超速试验的安排有较 严格的要求。按规程规定。超速试验应安排 在机组并网并接带一定负荷且运行一段时间， 经过充分暖机后，机组迅速减负荷到零、解 列后，才可进行超速试验。
B
B
L Lr Lc 0 r·trdx 0 c·tc·dx
热应力和热变形
某转子表面蒸汽150/h 升温2小时后,恒温,温 度和转子热应力关系 曲线
低负荷暖机的原因
若空负荷暖机,参数低, 进汽量小,加热太慢， 不经济，且高中压不 能超过低温脆性转变 温度．
低负荷暖机运行一段 时间进行超速时间， 转子热应力明显降低， 只受离心拉应力且超 过低温脆性转变温 度．
第二节 汽轮机的热应力、热膨胀、热变形
一、汽轮机的受热特点
启动过程温度变化剧烈，各部件受热条件 不同，汽轮机金属部件存在温度梯度，导致热 应力，热变形 1 启动时温度变化：内壁与蒸汽直接接触，温 度上升比较快；外壁温度上升比较慢，造成温 度差。 2 汽缸部件由于受到约束，不能自由膨胀，因 此将产生热应力。其中温度高部件受压；温度 低部件受拉伸作用
1 内外壁温差允许值的确定
根据金属特性工作温度，确定许用最大 应力，推出允许的最大温差
停机时以内壁拉应力计算 启动时以外壁拉应力计算 冷态启动比停机甩负荷时允许的内外壁温
差要大些
2 内外温差取决与汽缸壁加热或冷却的速度 以及壁厚 —和汽缸内壁温度变化率成正比 —和汽缸壁厚平方成正比. 采用双层缸 汽缸启动停机,转速和负荷变化的快慢影响 内壁温度的变化
3 合成应力若超过材料的许用应力，则局部 会产生塑性变形，在转子表面出现残余应 力，缩短转子的使用寿命。
3 冷态启动时转子表面承受压应力，中心孔表 面承受热拉应力，中心孔的强度低于其他部 位，所以在启动和加负荷过程中限制转子内 外温差，减小中心孔热应力的目的。
4 热态启动，极热态启动转子表面温度会暂时下 降被冷却，转子表面形成热拉伸应力
1 启动时蒸汽温度和金属温度不匹配 低压微过热蒸汽冲转，合理暖机
发动机活塞温度场、热应力与热变形仿真分析
Ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ Ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ［ Ｊ ］ ． Ａｃ ｔ ａ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ Ｓ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ， ２ ０ ０ ５ ， １ ８ （ ６ ） ： ７ ５ ６ — ７ ６ ２ ．
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速率区。
条件下，最大功率耗散率为 ３ ９ ． ２ ８ ％。 热变形组织 Байду номын сангаас的实际观察结果与热加工 图的理论计算结果相吻
合 ，表 明基 于 ＤＭＭ 模 型 的热 加工 图用 于分析 预 测材 料 的 失稳 区 、最佳 加 工 区是 可靠 的 ，可 实现
钢筋混凝土结构设计中温度效应的分析与应用
钢筋混凝土结构设计中温度效应的分析与应用钢筋混凝土结构是一种广泛应用于建筑和基础工程的结构形式，而温度对于钢筋混凝土结构的设计和使用具有重要影响。
本文将对钢筋混凝土结构设计中温度效应进行分析与应用。
钢筋混凝土结构受温度变化影响主要表现为两个方面：热应力效应和热变形效应。
在设计钢筋混凝土结构时，需充分考虑温度效应对结构产生的影响，以确保结构的安全性和可靠性。
首先，热应力效应是指由于温度变化引起的钢筋混凝土结构内部产生的应力。
由于不同材料的热胀系数不同，温度的变化会导致结构内部产生应力，进而可能引起结构的开裂和变形。
因此，在设计时应合理选择材料，控制结构内部的热应力，以免超过材料的承载能力。
其次，热变形效应是指钢筋混凝土结构的变形由于温度的影响。
温度变化会引起结构的膨胀和收缩，导致结构产生变形。
设计时应考虑热变形效应，并通过合适的措施来控制结构的热变形，保证结构的稳定性和正常使用。
为了分析和应用温度效应，设计师可以采用以下方法：1. 温度荷载计算：根据具体的温度变化情况，计算温度荷载并考虑其对结构产生的影响。
通过温度荷载计算，可以预测结构在不同温度下的变形和应力分布，并进行合理的结构设计。
2. 热胀系数的选择：不同材料的热胀系数不同，设计师可以根据具体需要选择合适的材料，以减小温度变化对结构产生的影响。
热胀系数的选择应根据结构所处的地理位置和预计的温度变化情况来确定。
3. 温度控制：通过合适的技术措施来控制结构的温度变化。
例如，在混凝土浇筑过程中使用降温剂控制混凝土的温度，避免因温度过高而引起的开裂和变形。
4. 应力和变形的分析：通过数值模拟和实验分析等方法，对结构在不同温度下的应力和变形进行定量分析。
这样可以为结构的设计和施工提供科学依据，避免潜在的安全隐患。
除了以上方法，还可以通过结构的细部设计来减小温度效应对结构产生的影响。
例如，在板梁连接处设置伸缩缝，以允许结构在温度变化时进行一定的伸缩。
综上所述，钢筋混凝土结构设计中的温度效应分析与应用是确保结构安全和可靠的重要环节。
汽轮机的三热问题(热应力、热膨胀和热变形)
汽轮机的热应力、热膨胀和热变形关于汽轮机的三热问题汽轮机的热应力、热膨胀和热变形蒸汽在汽轮机中的传热现象金属部件的温度分布汽轮机的热应力汽轮机的热膨胀汽轮机的热变形汽轮机的热应力、热膨胀和热变形蒸汽在汽轮机中的传热现象蒸汽在汽轮机内膨胀做功，将热能转变为机械能，同时又以对流传热的方式，将热量传递给汽缸、转子等金属部件的表面。
热量在汽缸内以导热的方式从内壁传到外壁，最后经保温层散到大气；热量在转子内以导热方式从转子表面传到中心孔，通过中心孔散给周围空间。
由于热量从金属内导热需要一定的时间，因而在汽缸内、外壁间以及转子表面和中心孔间形成温差。
汽轮机的热应力、热膨胀和热变形汽轮机在稳定工况下运行时的传热过程汽轮机在启停和工况变化时的传热过程换热系数对金属部件上引起的温差的影响蒸汽在汽轮机中的传热现象汽轮机的热应力、热膨胀和热变形汽轮机在稳定工况下运行时的传热过程汽轮机在蒸汽参数不随时间变化的稳定工况下运行时，汽缸、转子等金属部件内的温度分布是不随时间变化的称为稳态传热过程。
汽轮机的热应力、热膨胀和热变形汽轮机在启停和工况变化时的传热过程在汽轮机启停和工况变化时，汽缸和转子整个金属部件的温度分布将发生变化。
在汽轮机启动和加负荷过程中，由于蒸汽温度比金属部件温度高，蒸汽将热量传给金属部件，使其温度升高，金属部件内温度分布是不均匀的。
而在停机和减负荷过程中，蒸汽温度低于金属部件温度，使其冷却，温度下降，金属部件内温度分布是不均匀的。
汽轮机的热应力、热膨胀和热变形凝结换热的概念当蒸汽与温度低于蒸汽压力对应的饱和温度的金属表面接触时，在金属表面容易发生凝结换热现象，蒸汽放出汽化潜热，凝结成液体。
膜状凝结珠状凝结汽轮机的热应力、热膨胀和热变形膜状凝结凝结换热时蒸汽在金属表面凝结成水膜。
珠状凝结凝结换热时蒸汽在金属表面凝结成水珠。
（汽轮机转子以一定转速旋转，由于离心力作用，形不成水膜）。
汽轮机的热应力、热膨胀和热变形珠状凝结的放热系数比膜状凝结的放热系数要大得多，约大15~20倍。
汽轮机主要零部件的热应力、热膨胀及热变形
所谓提高启动水平，就是在汽轮机启动过程 中，不仅要确保安全，而且要在规定的寿命 消耗下尽量缩短启动时间、以节省启动费用。
一、启动方式分类
汽轮机启动可以采用多种店动方式， 一般可分为以下四种
转子的热弯曲有两种情况。一种是由于转子 某段径向存在温差引起的弹性弯曲，这种弯 曲当温度均匀后即消除，转子恢复原状。另 一种是转子金属产生塑性变形后造成的塑性 弯曲。塑性弯曲差不多总是从弹性弯曲开始 的．而且在温度均匀后永久弯曲的凸面居于 原来弹件弯曲凸面的相对的一例。
高压汽轮机的转于发生塑性弯曲后，需要停 机相当长的时间进行直轴。直轴不仅缩短了 机组的使用年限，并直接影响发电厂生产任 务的完成。
第八章 第一节汽轮机主要零部件的热应力、
热膨胀及热变形
热应力
金属构件在以下三种情况下将产生热应 力：、金属不均匀受热(断面上各点温 度不同)
金属受热后膨胀受阻、受热金属材料不 均匀。所以热应力的大小与工件形状、 温度梯度、
受阻情况及材料性质等有关。汽轮机热 应力讨论中假设金属材料是均匀的。
二 冷态滑参数启动
滑参数启动的优缺点 启动条件的确定 1 冲转参数的选择
汽温和汽压 2 凝结器的真空 3 大轴的晃动 4 油压 5油温 6冲转条件的确认
二 冷态滑参数启动
启动过程 1 准备工作 2 汽缸预热 3 冲转、升速和暖机 4 并网、接带负荷
启动中的控制指标
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按新蒸汽参数分类 （1）额定参数启动 （2）滑参数启动
1）压力法启动 2）真空法启动 按冲转时进汽方式分类 （1）高中压缸启动 （2）中压缸启动
汽轮机的热应力、热变形、热膨胀分析
汽轮机的热应力、热变形、热膨胀主要内容：主要介绍汽轮机的热应力、热膨胀和热变形；汽轮机寿命及如何进行汽轮机的寿命管理。
Ⅰ汽轮机的受热特点一、汽缸壁的受热特点汽轮机启停过程是运行中最复杂的工况。
在启停过程中，由于温度剧烈变化，各零部件中及它们之间形成较大的温差。
导致零部件产生较大的热应力，同时还引起热膨胀和热变形。
当应力达到一定水平时，会使高温部件遭受损伤，最终导致部件损坏。
1．汽缸的受热特点（1）启动时，蒸汽的热量以对流方式传给汽缸内壁，再以导热方式传向外壁，最后经保温层散向大气，汽缸内外壁存在温差，内壁温度高于外壁温度，停机过程则产生相反温差。
（2）影响内外壁温差的主要因素：①汽缸壁厚度δ，汽缸壁越厚，内外温差越大。
②材料的导热性能；③蒸汽对内壁的加热强弱。
加热急剧：温度分布为双曲线型，温差大部分集中在内壁一侧，热冲击时；加热稳定：温度分布为直线型，温差分布均匀，汽轮机稳定运行工况；缓慢加热：温度分布为抛物线型，内壁温差较大，实际启动过程中；2．转子的受热特点蒸汽的热量以对流方式传给转子外表面，再以导热方式传到中心孔，通过中心孔散给周围环境，在转子外表面和中心孔产生温差，温差取决于转子的结构、材料的特性及蒸汽对转子的加热程度。
Ⅱ汽轮机的热应力一、热应力热应力概念：当物体温度变化时，热变形受到其它物体约束或物体内部各部分之间的相互约束所产生的应力。
①温度变化时，物体内部各点温度均匀，变形不受约束，则物体产生热变形而没有热应力。
当变形受到约束时，则在内部产生热应力。
②物体各处温度不均匀时，即使没有外界约束条件，也将产生热应力；在温度高的一侧产生热压应力，在温度低的一侧产生热拉应力。
二、汽缸壁的热应力1．启动时，汽缸内壁为热压应力，外壁为热拉应力，且内外壁表面的热压和热拉应力均大于沿壁厚其他各处的热应力。
内壁；t E i ∆⋅-⋅-=μασ132 外壁：t E ∆⋅-⋅-=μασ1310 在停机过程中，内壁表面热拉应力，外壁表面热压应力。
热应力和热应变
热应力和热应变热应力和热应变是热力学和材料学中重要的概念，它们在材料的热膨胀和热传导过程中起着关键的作用。
本文将从理论和应用两个方面对热应力和热应变进行介绍和分析。
一、热应力热应力是由于温度变化引起的材料内部的应力。
当材料受到温度变化时，由于不同部分的温度不一致，会产生内部应力。
热应力的大小与材料的热膨胀系数有关，热膨胀系数是材料在单位温度变化下长度或体积变化的比例系数。
热应力可以分为正应力和剪应力两种。
1. 正应力正应力是垂直于截面的力在该截面上单位面积的作用力，它的大小与温度变化引起的线膨胀系数、截面形状和温度梯度有关。
当材料受到温度变化时，由于不同部分的温度不一致，会导致材料产生正应力。
正应力的大小可以通过热应力公式计算得到。
2. 剪应力剪应力是平行于截面的力在该截面上单位面积的作用力，它的大小与温度变化引起的剪膨胀系数、截面形状和温度梯度有关。
当材料受到温度变化时，由于不同部分的温度不一致，会导致材料产生剪应力。
剪应力的大小可以通过热应力公式计算得到。
二、热应变热应变是材料在温度变化下产生的长度或体积变化。
热应变与材料的热膨胀系数有关，热膨胀系数是材料在单位温度变化下长度或体积变化的比例系数。
热应变可以分为线热应变和体热应变两种。
1. 线热应变线热应变是材料在单位长度上的长度变化。
当材料受到温度变化时，由于热膨胀系数的存在，材料会产生线热应变。
线热应变可以通过热应变公式计算得到。
2. 体热应变体热应变是材料在单位体积上的体积变化。
当材料受到温度变化时，由于热膨胀系数的存在，材料会产生体热应变。
体热应变可以通过热应变公式计算得到。
三、应用热应力和热应变的理论和应用广泛存在于材料工程、建筑工程等领域。
1. 材料工程在材料工程中，热应力和热应变的研究对于材料的选用和设计具有重要意义。
通过研究材料的热膨胀系数和温度变化对材料性能的影响，可以选择合适的材料来满足工程需求。
2. 建筑工程在建筑工程中，热应力和热应变的研究对于建筑结构的设计和安全评估至关重要。
热应力热膨胀热变形
汽轮机的热应力、热膨胀和热变形
换热系数对金属部件上引起的温差的影响
换热系数越大，热导率越小，在金属 部件内形成的温差也就越大。
导热过程的快慢则主要取决于金属材 料的热导率；热导率越小，则导热过程越 慢，形成的温差也就越大。
汽轮机的热应力、热膨胀和热变形
对于某种确定类型的汽轮机，由 于其结构、材质、部件的尺寸已确定， 因此在金属部件上引起的温差，只取 决于运行条件。如果蒸汽温度变化越 剧烈，温度变化范围越大，则产生的 温差也越大。
汽轮机冷态启动时的热应力汽轮机冷态启动时的热应力汽轮机停机过程的热应力汽轮机停机过程的热应力汽轮机热态启动时的热应力汽轮机热态启动时的热应力负荷变动时的热应力负荷变动时的热应力汽轮机冷态启动时的热应力汽缸内壁和转子外表面产生压应力压应力汽缸外壁和转子中心孔产生拉应力拉应力汽轮机停机过程的热应力汽缸内壁和转子外表面产生拉应力拉应力汽缸外壁和转子中心孔则产生压应力压应力汽轮机热态启动时的热应力汽轮机热态启动时的热应力在整个热态启动过程中冲转时进入调在整个热态启动过程中冲转时进入调节级处的蒸汽温度可能比该处的金属温度低节级处的蒸汽温度可能比该处的金属温度低使其先受到冷却在转子表面和汽缸内表面使其先受到冷却在转子表面和汽缸内表面产生拉应力
在采用喷嘴调节的汽轮机中，当 启动和负荷变化时，调节级汽室的蒸 汽温度变化很大，汽缸的最大温差常 常出现在调节级附近的汽缸壁与法兰 过度的地方或相邻的法兰螺栓孔处， 故当汽轮机启动及负荷变动时，必须 严格控制调节级汽室蒸汽温度的变化 率。
汽轮机的热应力、热膨胀和热变形
转子热应力
和汽缸一样，汽轮机转子在启动或停 机过程中，也是不稳定热传导过程。启动 时，高温蒸汽加热转子表面，越接近转子 中心温度则越低，转子截面的径向温差使 转子中心产生热拉应力，而转子表面产生 热压应力。当汽轮机带到一定负荷处于稳 定工况后，转子截面内部温度趋进平衡， 转子热应力基本消失。
热膨胀、热应力和热变形共26页文档
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根来自热膨胀、热应力和热变形
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
热膨胀、热应力和热变形解析
2 转子对汽缸的相对膨胀： 当汽轮机启动加热 或停机冷却及负荷变化时，汽缸和转子都会产 生热膨胀或冷收缩，由于转子的受热面积比汽 缸大，且转子质量比汽缸小，蒸汽对转子的传 热比汽缸快得多，因此转子和汽缸之间存在着 膨胀差，这个膨胀差是转子相对于汽缸而言的， 故称为相对膨胀差，简称差胀。
在机组启动加热时，转子膨胀大于汽缸，其相 对膨胀差称为正差胀，而当汽轮机冷却时，转 子冷却较快，其收缩也比汽缸块，产生负差胀， 负差胀也会发生在有法兰螺栓加热装置的汽轮 机，当加热装置投入时，其汽缸膨胀可能比转 子膨胀得快。
B.热应力
启动时，转子外表面温度上升速度较中心孔 快得多，从而产生温差。外表面产生压缩应 力，内孔表面产生拉伸应力。若表面温升剧 烈，压缩应力会使表面材料屈服，在负荷稳 定后，转子表面会持续残余拉伸应力影响。 目前，把这种转子金属材料承受一次加热冷 却的过程称为一次温度循环，由此而引起的 疲劳则称为低周疲劳。这样的一次交变热应 力虽然不一定立即造成宏观可见的缺陷，但
转子轴向必然会缩短大容量机组转速高、 转子长离心力对胀差的影响应加以考虑。 随流量增大、转速上升高压转子的胀差逐 渐增大而中低压转子胀差先随转速升高而 增加中速之后又随转速增加而减小。
D.冷态启动监视参数
蒸汽升温速度
冷态滑参数启动的过程中，限制加负荷的主要因素 是胀差正值的增大，而影响胀差的主要因素就是蒸 汽的升温速度。蒸汽升温速度越快，不仅转子内的 温差大，而且转子与汽缸的温差也越大，其相对胀 差也就越大。因此一般限制主蒸汽温升率和再热蒸 汽的升温速度在规定范围内。根据数据计算可得， 冷态低速启动时主蒸汽温升率为12.67℃/min，高速 冷态启动时主蒸汽温升率为6.33℃/min，初始负荷 下的冷态启动主蒸汽温升率为5.85℃/min。
高温真空钎焊炉中焊接接头的变形与应力分析
高温真空钎焊炉中焊接接头的变形与应力分析在高温真空钎焊炉中，焊接接头的变形和应力是焊接过程中需要考虑的一项重要问题。
随着现代工业的发展，高温真空钎焊炉已经成为制造业中不可或缺的工具，尤其在航空航天、电子器件和能源装置等领域有着广泛的应用。
因此，了解焊接接头的变形和应力对于确保焊接质量和工件的可靠性非常重要。
在高温真空钎焊炉中，焊接接头的变形主要包括线膨胀、热变形和冷缩等因素的综合影响。
首先，高温下金属材料的热膨胀系数较大，当接头在高温中受热膨胀时，会导致接头出现线膨胀变形。
其次，由于焊接过程中受热的局部区域与未受热区域之间温度差异较大，热变形可以通过瞬态热传导方程来进行数值计算。
最后，在焊接接头冷却过程中，由于焊接材料的收缩系数较大，会导致接头出现冷缩变形。
接下来，我们需要分析焊接接头的应力情况。
焊接接头的应力主要包括热应力和残余应力两部分。
热应力是由于焊接过程中的热变形所导致的，它与焊接接头的类型、几何形状和材料性质等因素密切相关。
当接头在高温下受热膨胀时，会产生一定的热应力。
另外，在接头冷却过程中，由于冷缩变形的存在，也会导致热应力的产生。
残余应力是指焊接接头在冷却过程中由于热应力不能完全释放而产生的应力，它对接头的性能和可靠性有着重要影响。
为了分析焊接接头的变形和应力情况，可以采用有限元分析方法进行模拟计算。
有限元分析方法可以将复杂的几何结构转化为有限个简单的单元，通过数值计算的方法求解接头表面的温度场和应力场分布。
通过对不同接头类型、几何形状和材料性质的模拟计算，可以得到焊接接头在高温真空钎焊炉中的变形和应力分布规律，从而指导实际生产中的焊接工艺和材料选择。
除了数值模拟计算，实验测试也是分析焊接接头变形和应力的重要手段。
可以采用热疲劳试验、拉伸试验和金相显微镜观察等方法来评估焊接接头的性能和可靠性。
通过对焊接接头进行负荷测试和断口分析，可以全面了解接头在不同工况下的力学行为和疲劳寿命。
综上所述，高温真空钎焊炉中焊接接头的变形与应力分析是确保焊接质量和工件可靠性的重要步骤。
第二十一章 汽轮机的热应力、热膨胀、热变形9
第二十一章汽轮机的热应力、热膨胀、热变形一、填空题：1．汽轮机在稳定工况下，其汽缸和转子传热过程为过程。
2．汽轮机内的传热过程主要有两种，一种是蒸汽与之间的热量传递，一种是热量在的传递。
3．汽轮机热态启动和减负荷过程一般相对膨胀差出现。
4．当汽轮机转子上下温差达到℃就会因变形而造成大轴变曲。
5．变压运行能改善负荷变化时机组的性。
6．主蒸汽温度变化幅度大、次数频繁，机组的高温部件会因交变热应力而，产生损坏。
7．蒸汽与金属部件之间的换热方式主要是。
8．由于凝结换热非常剧烈，很容易在汽轮机金属内部形成很大的。
9．蒸汽与金属的对流换热系数凝结放热系数。
10．蒸汽对金属部件的对流换热系数不是一个常数，它是随蒸汽的以及蒸汽的、、的变化而变化。
11．随着汽轮机负荷的增加，蒸汽压力的提高，放热系数是。
12．现代大型汽轮机容易产生较大的温差和热应力的部件是汽轮机的和。
13．当汽轮机转子内外壁温度相等时，汽轮机进入运行。
14．由于的变化引起的物体的称为热变形。
15．当物体内各点温度变化均匀的并不受约束的变形，即可以自由的或。
16．如果物体热膨胀受到约束，则物体内将产生。
17．如果物体冷却收缩受到约束，则物体内将产生。
18．汽轮机冷态启动过程对于汽缸内壁来说，首先产生的是。
19．汽轮机停机过程是汽轮机零部件一个冷却的过程，对于转子表面是首先被冷却而产生。
20．汽轮机在启停和变工况时，汽缸和转子各部位的热应力不同，因而汽轮机启动进入时零部件的热应力值最大。
21．汽轮机在启停和变工况时，转子和汽缸除了承受热应力外，还要承受蒸汽的，对于转子还要承受。
22．汽轮机在启停和变工况时，汽缸的、是否自由，直接决定机组能否安全运行。
23．汽轮机转子是以为死点，沿轴向前后膨胀的。
24．汽轮机汽缸与转子间发生的热膨胀差值称为汽轮机。
25．汽缸的上缸温度高，下缸温度低，因此上缸的变形下缸的变形引起向上拱起，发生。
26．上下汽缸温差是和汽缸翘曲变形的重要指标。
焊接结构的热应力与变形分析
热应力：在焊接过程中，焊件内部温度有差异引起的应力。
焊接应力的产生原因可分为:热应力、组织应力、收缩应力等几类。
焊接应力是产生热裂纹和冷裂纹（包括层状撕裂）的重要原因之一。
防止和消除焊接应力的措施：①焊前预热；②采取合理的焊序和方向；③较小的焊接线能量；④锤击或碾压焊缝；⑤采用反变形法焊接应力一、焊接残余应力的分类1．根据应力性质划分：拉应力、压应力2．根据引起应力的原因划分：热应力、组织应力、拘束应力3．根据应力作用方向划分：纵向应力、横向应力、厚度方向应力4．根据应力在焊接结构中的存在情况划分：单向应力、两向应力、三向应力5．根据内应力的发生和分布范围划分：第一类应力、第二类应力、第三类应力二、焊接残余应力的分布规律1．纵向应力бx的分布бx在焊件横截面上的分布规律为：焊缝及其附近区域为残余拉应力，一般可达材料的屈服强度，随着离焊缝距离的增加，拉应力急剧下降并转为压应力。
a)T形接头的бx分布与立板和水平板尺寸有很大关系，δ/h越小，接近于板边堆焊的情况；δ/h越大，接近于等宽板对接的情况。
2．横向应力бy的分布бy =бy′+бy″бy′：焊缝及其塑性变形区的纵向收缩引起的横向应力；бy″：焊缝及其塑性变形区的横向收缩不均匀、不同时引起的横向应力。
3．特殊情况下的焊接残余应力①厚板中的焊接残余应力②拘束状态下焊接残余应力③封闭焊缝中的残余应力④焊接梁柱中的残余应力⑤焊接管道中的残余应力三、焊接残余应力对焊接结构的影响1．对结构强度的影响只要材料具有足够的塑性，焊接残余应力的存在并不影响结构的静载强度。
对脆性材料制造的焊接结构，由于材料不能进行塑性变形，随着外力的增加，构件不可能产生应力均匀化，所以在加载过程中应力峰值不断增加。
当应力峰值达到材料的强度极限时，局部发生破坏，而最后导致构件整体破坏。
所以焊接残余应力对脆性材料的静载强度有较大的影响。
2．对构件加工尺寸精度的影响。
3．对梁柱结构稳定性的影响。
第二十一章 汽轮机的热应力、热膨胀、热变形9
第二十一章汽轮机的热应力、热膨胀、热变形一、填空题：1．汽轮机在稳定工况下，其汽缸和转子传热过程为过程。
2．汽轮机内的传热过程主要有两种，一种是蒸汽与之间的热量传递，一种是热量在的传递。
3．汽轮机热态启动和减负荷过程一般相对膨胀差出现。
4．当汽轮机转子上下温差达到℃就会因变形而造成大轴变曲。
5．变压运行能改善负荷变化时机组的性。
6．主蒸汽温度变化幅度大、次数频繁，机组的高温部件会因交变热应力而，产生损坏。
7．蒸汽与金属部件之间的换热方式主要是。
8．由于凝结换热非常剧烈，很容易在汽轮机金属内部形成很大的。
9．蒸汽与金属的对流换热系数凝结放热系数。
10．蒸汽对金属部件的对流换热系数不是一个常数，它是随蒸汽的以及蒸汽的、、的变化而变化。
11．随着汽轮机负荷的增加，蒸汽压力的提高，放热系数是。
12．现代大型汽轮机容易产生较大的温差和热应力的部件是汽轮机的和。
13．当汽轮机转子内外壁温度相等时，汽轮机进入运行。
14．由于的变化引起的物体的称为热变形。
15．当物体内各点温度变化均匀的并不受约束的变形，即可以自由的或。
16．如果物体热膨胀受到约束，则物体内将产生。
17．如果物体冷却收缩受到约束，则物体内将产生。
18．汽轮机冷态启动过程对于汽缸内壁来说，首先产生的是。
19．汽轮机停机过程是汽轮机零部件一个冷却的过程，对于转子表面是首先被冷却而产生。
20．汽轮机在启停和变工况时，汽缸和转子各部位的热应力不同，因而汽轮机启动进入时零部件的热应力值最大。
21．汽轮机在启停和变工况时，转子和汽缸除了承受热应力外，还要承受蒸汽的，对于转子还要承受。
22．汽轮机在启停和变工况时，汽缸的、是否自由，直接决定机组能否安全运行。
23．汽轮机转子是以为死点，沿轴向前后膨胀的。
24．汽轮机汽缸与转子间发生的热膨胀差值称为汽轮机。
25．汽缸的上缸温度高，下缸温度低，因此上缸的变形下缸的变形引起向上拱起，发生。
26．上下汽缸温差是和汽缸翘曲变形的重要指标。
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转子前轴封，中压转子前轴封处。
热应力和热变形
‹三›热冲击
蒸汽与汽缸，转子等金属部件产生极强 的热交换，短时间内金属部件温差剧烈 上升，热应力急剧增大，甚至超过材料 的屈服极限，造成部件损坏。
1 启动时蒸汽温度和金属温度不匹配 低压微过热蒸汽冲转，合理暖机
热应力和热变形
3 汽轮机转子钢和其他铁索体合金一样， 冲击试验断口形貌随试验温度不同而有 很大不同。 在低温下为脆性断裂,材料的许用应力较 低,金属容易断裂； 在高温下为韧性断裂，许用应力高些。 低温脆性转变温度一般为100-120度
热应力和热变形
4 转子运行过程中受力分析
启动中转子受力:离心拉应力,热应力
一般选取调节级区域的法兰内壁温度作为汽缸 轴向膨胀的监视点,控制监视点温度在正常允许 范围内.
L
ΔL0
βtxdx
ΔLt0L差的定义：启动、停机过程中因为转 子、汽缸的质面比和加热条件不同导致 的轴向热膨胀的差值。
2) 胀差的危害：动、静部分轴向间隙减小。 正胀差和负胀差 一般机组允许的正账差大于负向账差
tc s2(t)106 2
热应力和热变形
3 汽缸最大热应力 存在于调节级汽室 启动时调节级汽室温度变化最剧烈
4 热应力监测 直接无法测量；通过测温度变化率获得
热应力和热变形
‹二›转子热应力 1 转子启停时单向受热，包括冷却，转子表面
和轴心温度存在温差，产生热应力；同时 承受离心应力 2 在稳定工况运行一段时间后，内部温度平 衡，转子截面温度均匀，热应力消失,只承 受其他应力 3 合成应力若超过材料的许用应力，则局部 会产生塑性变形，在转子表面出现残余应 力，缩短转子的使用寿命。
格控制内外温差
热应力和热变形
1 内外壁温差允许值的确定
根据金属特性工作温度，确定许用最大 应力，推出允许的最大温差
停机时以内壁拉应力计算 启动时以外壁拉应力计算 冷态启动比停机甩负荷时允许的内外壁温
差要大些
热应力和热变形
2 内外温差取决与汽缸壁加热或冷却的速度 以及壁厚 —和汽缸内壁温度变化率成正比 —和汽缸壁厚平方成正比. 采用双层缸 汽缸启动停机,转速和负荷变化的快慢影响 内壁温度的变化
第二节 汽轮机的热应力、热膨胀、热变形
一、汽轮机的受热特点
启动过程温度变化剧烈，各部件受热条件 不同，汽轮机金属部件存在温度梯度，导致热 应力，热变形 1 启动时温度变化：内壁与蒸汽直接接触，温 度上升比较快；外壁温度上升比较慢，造成温 度差。 2 汽缸部件由于受到约束，不能自由膨胀，因 此将产生热应力。其中温度高部件受压；温度 低部件受拉伸作用
离心应力和转速的平方成正比
超速试验转速110-112℅,离心力和额定转速时比增大2125℅
启动时转子受热,转子外表面受压,内表面受拉.
若冲转定速后马上做超速实验,此时转子中心承受的应 力很大,离心拉应力和热应力,往往超过材料的许用应力, 容易出现裂纹.
启动中除控制转子的温升速度外,经过几次暖机,可以使 转子内部温度均匀,热应力热减应力少和热变形
热应力和热变形
3) 胀差的计算
由于汽轮机转子的轴向位置是由推力轴承固定的，所以胀差是以推力轴承 为起点的某一处，转子和汽缸总的膨胀差，同时兼顾每段汽缸和转子各自 的膨胀方向．例如距推力轴承B处的差胀可以表示为：
2 极热态启动造成的热冲击 3 甩负荷造成的热冲击
热应力和热变形
‹四› 汽轮机超速试验的条件 1 对大型汽轮机组，对超速试验的安排有较 严格的要求。按规程规定。超速试验应安排 在机组并网并接带一定负荷且运行一段时间， 经过充分暖机后，机组迅速减负荷到零、解 列后，才可进行超速试验。 2 对于机组超速试验作出这一规定，主要是 考虑转子的脆性转变温度(即FATT值），以 及转子做超速试验时的受力
热应力和热变形
汽轮机启停中的限制因素：热应力、热 膨胀、热变形 热应力: 在汽轮机启动、停机或变负荷过 程中，其零部件由于温度变化而产生膨 胀或收缩变形，称为热变形。当热变形 受到某种约束(包括金属纤维之间的约束) 时，则要在零部件内产生应力，这种由 于温度(或温差)引起的应力称为温度应力 或热应力
热应力和热变形
3 冷态启动时转子表面承受压应力，中心孔表 面承受热拉应力，中心孔的强度低于其他部 位，所以在启动和加负荷过程中限制转子内 外温差，减小中心孔热应力的目的。
4 热态启动，极热态启动转子表面温度会暂时下 降被冷却，转子表面形成热拉伸应力
5 停机过程转子表面热拉伸应力， 6 甩负荷时，所带负荷越大，引起热应力越大，
某转子表面蒸汽150/h 升温2小时后,恒温,温 度和转子热应力关系 曲线
低负荷暖机的原因
若空负荷暖机,参数低, 进汽量小,加热太慢， 不经济，且高中压不 能超过低温脆性转变 温度．
低负荷暖机运行一段 时间进行超速时间， 转子热应力明显降低， 只受离心拉应力且超 过低温脆性转变温 度．
热应力和热变形
热应力和热变形
二、汽轮机的热应力
‹一› 汽缸的热应力
热应力和热变形
从上述公式可以看出，汽缸内外表面的热应力与汽缸内外 表面温差成正比。
—启动过程内表面受压；外表面受拉；停机过程相反； —汽缸受拉伸作用容易产生裂纹；受挤压则产生弯曲； —汽缸内外表面热应力高于其他表面热应力；内表面热应
力为外表面热应力的两倍 —应控制任何工况下汽缸的热应力小于材料许用应力，严
三、汽缸的热膨胀 ‹一›汽缸的热膨胀（绝对膨胀）
热应力和热变形
汽缸的绝对膨胀值理论上可以用式表示
L L· t(x)· dx 0
式中 β为计算段材料的线膨胀系数(1／℃）
∆t 一计算工况金属温度与安装温度之差， 即计算段的温度增量（℃） L一一计算截面至死点的轴向距离
热应力和热变形
绝对膨胀值取决于汽缸的长度，线膨胀系数和 各段金属温度的变化值
实际应用时分段考虑：先计算各区段的绝对 膨胀值，然后进行修正和叠加，得出汽 缸的绝对膨胀值。
注意：每台机组必须首先了解滑销系统.
热应力和热变形
大容量机组法兰厚度和宽度远大于汽缸壁厚,法 兰前后搭在轴承座上,汽缸的膨胀值取决于法兰 各段的平均温度 t0,L距离死点的长度, t0法兰各 段的平均温度