Fatigue and corrosion-fatigue behavior of 13Cr-4Ni steels and additively manufactured alloys, for application to large size components such as hydraulic turbines and machineries

13Cr-4Ni 钢和增材制造合金的疲劳和腐蚀疲劳行为，适用于水轮机和机械等大型部件

• 批准号: 530064-2018
• 负责人: Brochu, Myriam
• 金额: $ 10.56万
• 依托单位: École Polytechnique de Montréal
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Collaborative Research and Development Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=719643
• 关键词: Fatigue; corrosion; fatigue; behavior; 13Cr

According to a study on hydroelectricity in Quebec: "35,125 MW (out of 35,829 MW) of Quebec's installed capacity is hydroelectric. There are 25 large hydro reservoirs within Québec, which can store water on a multi-annual basis and help manage electricity deliveries to internal and export markets. Due to the availability of inexpensive electricity and electric promotion activities, 76% of households in Quebec use an electric heating system. Quebec has an extensive high-voltage transmission system, transporting electricity over long distances from mostly northern hydro dams towards southern demand centers".Hydro-Québec's production fleet, comprises more than 350 hydraulic turbines. Viewing the complexity of their geometry, these runners are assembled by welding resulting in heterogeneous and complex microstructures. In service, hydraulic turbines are subjected to cyclic loads, cavitation and corrosion. Water corrosiveness can increase damages and reduce operating life as a result of the combined effects of mechanical fatigue and corrosion.In this multidisciplinary project we propose to evaluate the synergistic effects of fatigue and corrosion to further understand the degradation mechanism of the alloys used by our two partners. This will help the partners defining their total cost of ownership & develop mitigating corrosion strategies to ensure long term sustainability of their infrastructure. Specifically, we will i) study two types of iron based alloys (stainless steel and cast iron), ii) quantify their corrosion properties, iii) study their fatigue properties and iv) develop predictive fatigue-corrosion models that will aid our partners in their technology development.#(cr)#(lf)Selon une étude sur l'hydroélectricité au Québec: «35 125 MW (sur 35 829 MW) de la capacité installée du Québec sont des centrales hydroélectriques. Au Québec, 25 grands réservoirs hydroélectriques peuvent stocker de l'eau sur une base pluriannuelle et aider à gérer la distribution d'électricité aux marchés intérieurs et d'exportation. En raison de la disponibilité de l'électricité peu coûteuse et des activités de promotion de l'électricité, 76% des ménages québécois utilisent un système de chauffage électrique. Le Québec dispose d'un vaste réseau de transport haute tension transportant de l'électricité sur de longues distances, depuis des barrages hydroélectriques situés principalement au Nord vers les centres de demande du Sud.».La flotte de production d'Hydro-Québec est composée de plus de 350 turbines hydrauliques. Vue la complexité de leur géométrie, ces roues sont assemblées par soudage, ce qui résulte en une microstructure hétérogène et complexe. En service, les turbines hydrauliques sont soumises à des charges cycliques, à la cavitation et à la corrosion. La présence d'eau peut augmenter la cinétique d'endommagement et réduire la durée de vie en raison des effets combinés de la fatigue et de la corrosion.Dans ce projet multidisciplinaire, nous proposons d'évaluer les effets synergiques de la fatigue et de la corrosion des matériaux pertinents pour nos partenaires afin de comprendre les mécanismes de dégradation des aciers. Cela permettra de développer des stratégies d'atténuation de la dégradation et ainsi de prolonger la durabilité des infrastructures. Plus précisément: i) nous étudierons deux types d'alliages à base de fer (acier inoxydable et fonte), ii) quantifierons leurs propriétés de corrosion, iii) étudierons leurs propriétés en fatigue et iv) élaborerons des modèles de prédiction de fatigue-corrosion qui aideront nos partenaires dans leur développement technologique.

根据魁北克水力发电的一项研究：“魁北克装机容量中的 35,125 兆瓦（35,829 兆瓦中）是水力发电。魁北克境内有 25 个大型水库，可以多年蓄水并帮助管理向内部和出口市场的电力输送。由于廉价电力和电力推广活动的可用性， 魁北克省 76% 的家庭使用电供暖系统。魁北克拥有广泛的高压输电系统，可将电力从大部分北部水坝长距离输送到南部需求中心。”Hydro-Québec 的生产船队由 350 多台水轮机组成。鉴于其几何形状的复杂性，这些流道通过焊接组装，从而产生异质且复杂的微观结构。 在使用过程中，水轮机会受到循环载荷、气蚀和腐蚀的影响。由于机械疲劳和腐蚀的综合影响，水腐蚀性会增加损坏并缩短使用寿命。在这个多学科项目中，我们建议评估疲劳和腐蚀的协同效应，以进一步了解我们两个合作伙伴使用的合金的退化机制。这将帮助合作伙伴确定其总拥有成本并制定减轻腐蚀策略，以确保其基础设施的长期可持续性。具体来说，我们将 i) 研究两种类型的铁基合金（不锈钢和铸铁），ii) 量化它们的腐蚀特性，iii) 研究它们的疲劳特性，以及 iv) 开发预测疲劳腐蚀模型，以帮助我们的合作伙伴进行技术开发。#(cr)#(lf)Selon une étude sur l'Hydroélectricité au Québec：«35 125 MW (sur 35 829 MW) 魁北克中央水力发电容量安装。在魁北克省，有 25 个大型水库水力储存库，主要用于国内市场和出口电力的分配。在电动汽车的分配和电动汽​​车推广活动的理由中，76%的魁北克人使用了电动汽车系统。魁北克省部署了长距离电力运输高张力运输系统，将北部和南部需求中心的水力拦河坝部署在北部和南部的需求中心。»。魁北克水电生产船队由 350 台液压涡轮机组成。观察几何形状的复杂性，将其组装成圆形，最终形成异质和复杂的微观结构。在使用过程中，水轮机会产生循环电荷、气蚀和腐蚀。 La présence d'eau peut augmenter la cinétique d'endommagement et réduire la durée de vie en raison des effets combinés de la fatigue et de la corrosion.Dans ce projet multidisciplinaire, nous proposons d'évaluer les effets synergiques de la fatigue et de la corrosion des matériaux pertinents pour nos 我们致力于了解水的降解机制。 制定减缓基础设施退化和延长基础设施耐用性的战略。附加说明：i) nous étudierons deux types d'alliages à base de fer (acier inoxydable et fonte), ii) quantifierons leurs proprietés de corrosion, iii) étudierons leurs proprietés en pain et iv) élaborerons des modèles de prediction de 疲劳腐蚀 qui 技术开发中的合作伙伴。