Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Weld Analysis in Combustion Chambers Subjected to Thermo-Mechanical Fatigue Load Conditions
Linköping University, Department of Management and Engineering, Solid Mechanics.
2011 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Weld Analysis in Combustion Chambers Subjected to Thermo-Mechanical Fatigue Load Conditions (English)
Abstract [en]

At cyclic operation of gas turbines, components are subjected to thermo-mechanical fatigue (TMF) due to the high temperature gradients that arises. In this thesis life assessment of welds in combustion chambers are at focus. Siemens Industrial Turbomachinery AB uses a method they call the HQ-method to estimate the TMF life of components, but how well this estimation work with welds have not been investigated before and is therefore unclear. Because of this unclearness, an additional reduction factor is used take this into account.

The goal of this thesis is to conduct a study of welds in the combustion chambers to get an overview of welds that are present, and to identify eventual problems with those. Furthermore, an analysis of a selected weld is performed and the results are evaluated by using the HQ-method.

For this analysis, a TIG weld on a test specimen of Hastelloy X is selected as both the weld method and the material are commonly used in combustion chambers. The specimen is chosen due to the possibility to verify the results using a test rig designed for TMF-tests.

The results show that the HQ-method, with the assumptions made today, yields a life of welds considered very low compared with the base metal. Also the location of the most severely loaded point is questionable. Further investigations also show that residual stresses in the weld relax quickly and the creep rate of the weld does not make any particular difference to expected life.

To verify the results and clarify some questions it is therefore suggested that the commenced investigation continues with real tests on the weld. As the results show that the creep rate is unimportant to the fatigue life, the parameter should be ruled out from the investigation and the objective should instead be to find the accurate yield strength of the weld, and study if failure occurs in or outside the weld.

Abstract [sv]

Vid cyklisk drift av gasturbiner utsätts komponenterna för termomekanisk utmattning (TMF) på grund av de höga temperaturgradienter som uppkommer. I detta arbete är livslängdsbedömningen av svetsar i brännkammare i fokus. Siemens Industrial Turbomachinery AB använder en metod som de kallar för HQ-metoden för att bedöma livslängden av komponenter utsatta för TMF men hur väl denna bedömning stämmer på svetsar är oklart. På grund av denna oklarhet används en extra reduceringsfaktor för att ta hänsyn till detta.

Målet med detta arbete är att göra en undersökning av svetsar i brännkammare för att få en överblick av vilka svetsar som finns samt att identifiera eventuella problem med dessa. Vidare ska en analys på en utvald svets utföras och resultaten ska utvärderas med HQ-metoden.

Till denna analys väljs en TIG-svets på en provstav av Hastelloy X då både svetsmetoden och materialet är vanligt förekommande i brännkammare. Provstaven valdes eftersom den ger en möjlighet att verifiera resultaten i en provrigg avsedd för TMF-prov.

Resultaten visar att HQ-metoden, med de antaganden som görs idag, ger en livslängd på svetsar som är väldigt låg i förhållande till grundmaterialet. Också placeringen av den mest påkända punkten kan ifrågasättas. Vidare visar även undersökningen att restspänningar i svetsen relaxerar snabbt och att kryphastigheten i svetsen inte gör någon speciell skillnad på den förväntade livslängden.

För att verifiera resultaten samt klargöra vissa frågetecken föreslås därför att den påbörjade undersökningen fortsätter med riktiga tester på svetsar. Eftersom resultaten visar att kryphastigheten endast är av ringa betydelse ska den parametern uteslutas ur undersökningen och målet ska istället vara att finna den korrekta sträckgränsen i svetsen samt studera om brott uppkommer i eller utanför svetsen. 

Place, publisher, year, edition, pages
2011. , 123 p.
Keyword [en]
Weld, analysis, TMF, fatigue
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-69482ISRN: LIU-IEI-TEK-A--11/01085--SEOAI: oai:DiVA.org:liu-69482DiVA: diva2:427830
Subject / course
Solid Mechanics
Uppsok
Technology
Examiners
Available from: 2012-06-12 Created: 2011-06-28 Last updated: 2012-06-12Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(25006 kB)5829 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 25006 kBChecksum SHA-512
0f6fc56aad3dbd9001cf4719dcb7630086e4bd7eb035a1e410de50b0d9541abcf8bba2cca3e177e41624bc55a643059f77e79d5de1aa4fd8fce493bc55311dee
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Johansson, Johnny
By organisation
Solid Mechanics
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 5829 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 3405 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf