水轮机顶盖螺栓直径参数与材料特性寿命

田海平; 莫剑; 张浩; 赵翰学; 梁若冰; 李超顺

doi:10.20040/j.cnki.1000-7709.2026.20252028

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水轮机顶盖螺栓直径参数与材料特性寿命

更新时间：2026-10-20

- 水轮机顶盖螺栓直径参数与材料特性寿命
- Vol. 44, Issue 10, Pages: 191-196+190(2026)
- 作者机构：
  
  1. 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院
  2. 国网湖南电力智慧水电安全高效运行与控制实验室
  3. 国网湖南省电力有限公司
  4. 国网电力工程研究院有限公司
  5. 华中科技大学土木与水利工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20040/j.cnki.1000-7709.2026.20252028
  CLC： TV734.1
- Published：2026
- 稿件说明：
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田海平, 莫剑, 张浩, et al. 水轮机顶盖螺栓直径参数与材料特性寿命[J]. 2026, 44(10): 191-196+190.
DOI：

田海平, 莫剑, 张浩, et al. 水轮机顶盖螺栓直径参数与材料特性寿命[J]. 2026, 44(10): 191-196+190. DOI： 10.20040/j.cnki.1000-7709.2026.20252028.

摘要

顶盖螺栓在运行过程不仅起到联接密封作用，还承受复杂荷载，螺栓失效易引发严重安全事故。为探究螺栓参数对疲劳寿命的影响，以湖南省大东江水电站机组为例，建立了包含顶盖、座环、螺栓的精细化三维有限元模型，基于疲劳累计损伤理论，结合45号钢、35CrMo钢2种材料在95%可靠度下的S-N曲线，并采用Goodman模型进行平均应力修正，对比分析M58、M64、M72三种直径的螺栓在额定工况下的疲劳寿命。结果表明，各工况下结构变形量均较小，螺栓最大等效应力均低于许用等效应力，满足静强度要求，且45号钢螺栓最大等效应力低于同规格35CrMo钢螺栓；螺栓直径与螺栓使用寿命成正比例关系。根据疲劳仿真分析，45号钢螺栓寿命远超30年，满足电站使用要求，而35CrMo钢螺栓寿命普遍偏低，M58和M64规格无法满足20～30年的正常使用年限，存在疲劳破坏风险。研究结果对传统上倾向于选用高强度合金钢的选材观念提供了重要的补充与修正，具有明确的工程指导价值。

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