先期加载历史对堆石料体积蠕变的影响研究北大核心CSCD

为深入研究堆石料的体积蠕变特性,对风干板岩堆石料开展了一系列不同先期应力速率和前期固结条件的侧限蠕变试验。先期应力速率与后继蠕变初期速率正相关,但先期应力速率高于一定数值后,对后继蠕变初期速率的影响减弱。正常固结状态下,采用较高先期应力速率时,后继蠕变速率发展过程与Singh-Mitchell模型符合较好;当先期应力速率较低时,蠕变初期速率小于较高先期应力速率对应的蠕变初期速率,且减小较慢,直到蠕变持续一定时间后,蠕变速率及其随时间的减小规律开始与较高先期应力速率对应的蠕变速率发展一致,蠕变速率与时间在双对数坐标中恢复为负相关的线性关系。经历先期加载、压密而存在超固结的状态下,后继蠕变初期速率、蠕变量仍与蠕变应力和先期应力速率正相关,但数值远小于正常固结状态相同蠕变应力和相同先期应力速率条件下的相应数值;与正常固结、较低先期应力速率下的情况类似,超固结条件、较高先期应力速率加载后的后继蠕变初期速率下降较为缓慢,直到蠕变发展一定时间后,蠕变速率开始与正常固结、较高先期应力速率条件下的蠕变速率过程一致。当超固结且具有相同前期固结压力时,蠕变应力越大,则蠕变量、后继蠕变速率越高。     

材料软化对转子钢蠕变和应力松驰特性的影响

汽轮机转子长期在高温、高压状态下运行,发生了材质软化现象,材质软化影响着材料的蠕变和松驰力学性能。该文对转子材料软化问题进行了研究;建立了硬度与蠕变和应力松驰性能之间的解析关系式。研究结果表明,随着材料的软化,硬度下降,导致蠕变断裂寿命降低,最小蠕变速率增大,应力松驰加重。     

超超临界机组用P92钢焊接细晶区高温蠕变行为研究

用热模拟方法制备了P92钢的焊接细晶区(fine grained heat-affected zone,FGHAZ)试样,观察细晶区的显微组织,研究比较细晶区与母材在650℃、90～120MPa蠕变行为的差异。研究结果表明,与母材相比,细晶区的蠕变性能出现劣化现象,稳态蠕变速率明显增大,蠕变断裂寿命缩短。可用幂律蠕变定律来描述细晶区稳态蠕变速率与应力之间的关系。当应力≥100MPa时,n为15.1;应力小于100MPa时,n降低为8.64。高应力(≥100MPa)下,细晶区蠕变断裂主要受晶内空位和裂纹形成与扩展所控制,且其断裂数据遵循Monkman-Grant规律。与母材相比,细晶区M23C6相数量和尺寸差别不大,但其基体组织有显著改变,板条亚结构特征不明显。FGHAZ蠕变性能的劣化可能与基体组织改变有关。     

材料软化对转子钢蠕变和应力松弛特性的影响

汽轮机转子长期在高温,高压状态下运行,发生了材质软化现象,材质软化影响着材料的蠕变和松弛力学性能。该文对转子材料软化问题进行了研究,建立了硬度与蠕变和应力松弛性能之间的解析关系式。研究结果表明,随着材料的软化,硬度下降导致蠕变断裂寿命降低,最小蠕变速率增大,应力松弛加重。     

两河口堆石料侧限压缩和蠕变的耦合影响研究

采用两河口特高砾石土心墙堆石坝的坝壳风干板岩堆石料,开展了大型侧限压缩和蠕变试验。考察了恒定应力速率加载-蠕变、恒定应力速率加载-卸载-再加载后蠕变中的堆石料体积变形发展过程,以研究加载和蠕变的相互影响。除前期存在卸载或低速加载后的蠕变外,各方案蠕变体积变形随时间发展均大致遵循相似的归一化过程,且应力越高,蠕变变形量值越大;蠕变速率随时间增长而下降,且与时间在双对数坐标系中呈良好线性关系;蠕变速率起始值与应力正相关,但随时间的衰减速度与应力无关,也与之前的加载、蠕变历史没有关系。当前期存在卸载或低速加载时,后继蠕变量值明显大幅减小,且蠕变初期存在蠕变速率随时间逐步增大或随时间维持不变的现象。蠕变后再加载过程类似卸载后再加载过程,侧限压缩模量初期数值明显高于正常加载模量,随着再加载应力增大,模量快速减小并接近正常加载模量。蠕变后继加载过程中后期受之前的蠕变次数、时间影响较小。     

2Cr11NiMoVNbNB钢蠕变损伤规律的研究

该文对2CrllNiMoVNbNB 钢进行了蠕变实验，试验温度为600℃，采用损伤力学的方法对该材料的蠕变试验数据进行了损伤规律分析研究，同时研究了该材料蠕交断裂时的总应变和应力的关系以及蠕变第二阶段起始时间与应力的关系。结果表明，按照时间分数得到的蠕变损伤和按照蠕变速度得到的蠕变损伤基本一致；在相同的寿命时间分数下，低应力对应的损伤也较大：随着应力的增大，蠕变断裂时的应变也增大，而第一阶段在整个蠕变过程中的比例减小。同时，给出了该材料的Kachanov蠕变损伤公式和Norton蠕变损伤公式的常数。     

低合金耐热钢蠕变性能的灰色预测

应用灰色理论对电站常用的12Cr1MoV耐热钢的蠕变性能进行了研究,应用累加生成、五步建模建立了540℃高温下不同应力与断裂时间的生成函数。并通过生成函数对低应力蠕变断裂时间进行了预测     

含缺陷在役P92蒸汽管道与时间相关的失效评定曲线及缺陷评定

基于服役30 000 h P92焊接接头610 ℃下高温短时力学性能试验和蠕变试验,获得了材料的稳态蠕变速率公式,并得到了相应的等时应力应变曲线。在此基础上建立了P92焊接接头时间相关失效评定图（TDFAD）。基于TDFAD分析讨论了不同应力水平下P92蒸汽管道环向外表面裂纹临界尺寸。研究发现：在较大裂纹尺寸与较低应力水平下,裂纹临界尺寸受时间影响显著;而在较大应力水平下,通用失效评定曲线（R6 option 1）与时间相关失效评定曲线（TDFAC）所确定的临界尺寸无明显差别。对长期服役于高温工况下的蒸汽管道使用TDFAC进行缺陷评定才能获得更安全的评定结果。     

30Cr1Mo1V蠕变损伤的实验研究

在540℃和565℃温度下进行了30CrlMolV的蠕变试验，采用Kachanov蠕变损伤公式、Norton蠕变损伤公式和口函数法对蠕变实验数据进行了计算分析。采用θ函数法求得的最小蠕变速度作为Norton蠕变损伤公式中的第2阶段蠕变速度。分析结果显示，在两种温度下采用kachanov公式计算的损伤是一致的。比较Kachanov蠕变损伤公式和Norton蠕变损伤公式计算的损伤因子，发现存在较大差异。Norton公式计算表明，损伤与应力水平有关系，应力变量和损伤变量相互耦合。Kachanov计算模型只有在蠕变的时间分数小于0．7是安全的。     

慢速加载对两河口堆石料侧限压缩变形的影响

堆石料变形具有时间相关性。本文采用两河口特高砾石土心墙堆石坝的坝壳风干板岩堆石料开展不同应力加载速率下的大型侧限压缩试验,以及侧限压缩后卸载再加载试验、蠕变变形试验。对于侧限压缩试验,中低应力下,应力速率越高、变形增量越大、模量越小;高应力下,应力变形过程受应力速率的影响减小,规律反之,即应力速率越高、变形增量越小、模量越高。对应加载全过程,堆石料变形量总体随应力速率提高而增大。侧限压缩后卸载和再加载过程中形成滞回曲线,每次卸载-再加载中有一定的变形累积,每次变形累积增量随卸载-再加载次数逐渐减小,且各次卸载-再加载过程中的平均回弹/再压缩指数随卸载-再加载次数逐渐减小。一般地,应力速率越高,卸载和再加载变形量均更小。同时,应力速率越高,卸载-再加载循环中的变形累积增量越小、收敛也越快。以一定应力速率加载到特定荷载后的蠕变速率与蠕变时间在双对数坐标中近似为线性关系。初始蠕变速率随应力和应力速率增大而增大,而蠕变速率衰减速度随应力和应力速率增大而减小。     

TP347H钢600及650℃长时持久性能评估

本文利用日本国立材料研究所（NIMS）提供的不同批次、相同规格TP347H钢管持久断裂数据,对其在600 ℃及650 ℃长时持久性能进行分析,研究TP347H钢管持久断裂数据分散性及LM法常数项数值对评估可靠性的影响,其中,温度测试范围为600~750 ℃,最长断裂时间超过21万h。结果表明:与其他奥氏体耐热钢相比,TP347H钢持久试验数据点分布存在明显的分散性,同一测试条件对应的持久寿命可相差一个数量级及以上,相邻温区持久数据点部分重叠,因此对TP347H钢持久性能评估时需分批次进行;在使用LM法进行长时持久性能外推时,与通过数据拟合优化得到的C值相比,根据定义获得的C值在很大程度上可以降低对长时持久性能的过高估计。     

国产Super304 H钢高温持久后微观组织与性能

为促进国产Super304H钢的推广应用,采用硬度测试、金相组织分析、透射电镜（ＴＥＭ）分析、扫描电镜（ＳＥＭ）和能谱（ＥＤＸ）分析等对国产Super304H钢在600、650、700 ℃高温持久后的微观组织及性能进行了试验研究。结果表明：在高温持久过程中,国产Super304H钢基体组织稳定,晶粒无明显变化,其硬度的升高主要与第二相的析出有关,析出相主要为ε-Cu、二次Nb（C,N）和M23C6,细小弥散的ε-Cu、二次Nb（C,N）使Super304H具有较高的强度。Super304H钢在高温持久过程中的组织老化主要表现为M23C6在晶界聚集、沿晶界呈链状分布,以及颗粒尺寸粗化。国产Super304H钢持久10 000 h后,其强度、硬度仍处于较高水平,组织状态良好。     

多轴应力状态下P91钢蠕变寿命损耗的研究

根据单轴及多轴实验数据,运用ANSYS有限元方法,对高温P91钢蠕变进行研究。基于用户可编程特性,将含有损伤-硬化蠕变模型的程序写入ANSYS,该模型对含有第三区蠕变的模拟取得较好的效果。研究了在高温下金属材料多轴蠕变的骨点应力(Skeletal Point Stress)以及断裂时间与单轴蠕变的关系。对高温高压状态下弯头发生蠕变效应进行分析,指出蠕变效应对弯头部位应力变化的影响,通过对骨点应力的分析,得出弯头部件蠕变损耗的变化情况。研究结果为正确预测高温高压弯头部件的剩余寿命提供了理论依据。     

2.25Cr-1.6W-V-Nb大口径钢管高温持久性能试验研究

为深入探讨该材料的持久性能,进行了550 ℃和600 ℃的长期试验,外推出其10万h的持久强度(即蠕变断裂强度)。     

基于短时应力松弛试验的蠕变行为预测方法

分析了现有蠕变加速试验方法,特别是基于超出弹性应变初应变的松弛试验的蠕变设计方法的固有缺陷。进行了高温材料1Cr10NiMoW2VNbN的多组短时应力松弛试验;根据松弛与蠕变的关系,综合利用数值计算方法和图解法获得材料稳态蠕变应变速率,以进行蠕变强度设计,形成一套完整的基于应力松弛的蠕变加速试验方法。结果发现,基于短时松弛试验转换得到的蠕变数据与常规蠕变试验结果吻合较好,表明这一方法可用于高温构件的蠕变行为预测和强度设计。     

高温过热器和高温再热器用 102 钢管选材分析

该文报道了国产和进口１０２钢管持久强度试验结果。分析了国内外３００ＭＷ和６００ＭＷ机组锅炉高温过热器和高温再热器用材情况。试验和分析结果表明：金属壁温不超过５８０℃的高温过热器及金属壁温不超过５９０℃的高温再热器选用１０２钢管,可保证锅炉安全可靠运行。表１０参６     

P91高压锅炉管的研究

对扬州诚德钢管有限公司生产的P91耐热合金钢管的生产工艺和常温及高温力学性能进行了研究,结果表明,其生产的P91钢管的生产工艺合理,常温和高温力学性能均符合ASME SA335和GB 5310标准,最小二乘法推导出在600℃、10万h下的持久强度为89.2MPa。     

烧结工艺对纳米Li4Ti5O12性能的影响

以醋酸锂和钛酸四丁酯为原料、冰醋酸和无水乙醇为水解抑制剂和溶剂,采用溶胶-凝胶法经高温烧结制备了纳米Li4Ti5O12负极材料,系统研究了烧结工艺对材料组成、结构和电化学性能的影响.研究表明,烧结温度是影响材料性能的最主要因素,恒温时间次之.采用两步烧结法,将所得前驱体以5C/min的速率升温到600℃,保温6h,然后...     

低硬度P91管件的安全性评价及寿命预测

为确保热力系统管材与设备使用安全,对不同硬度的P91试样在570 ℃下进行了持久断裂试验,并采用对数函数对试验结果进行了拟合,用以对P91管材进行安全性评价及寿命预测,可避免采用等温线外推法导致的持久强度过估。研究结果表明,低硬度P91管件,570 ℃下1×10⁵ h持久强度随硬度下降呈下降趋势,硬度低于165 HBW,P91钢持久强度下降至许用应力以下,不能保证其长期安全运行;低参数运行的P91管件（再热蒸汽管道及亚临界参数管道）强度裕量较高,允许硬度有适当降低;而在570 ℃左右运行的主蒸汽管道,尤其是未作增厚设计的弯头,强度裕量低,必须进行安全性评价和寿命预测。