P92钢的高温低周疲劳行为及寿命预测

采用RPL50型动蠕变试验机对P92钢进行630℃和不同应变幅下的低周疲劳试验,研究了P92钢的高温低周疲劳行为;基于塑性应变能密度与硬度、应力幅和低周疲劳寿命的关系,采用基于能量的硬度法对其低周疲劳寿命进行预测,并与试验结果进行对比。结果表明:P92钢是一种循环软化材料,其初始归一化应力幅随应变幅的增加而增加,且不同应变幅下的归一化应力幅均随循环周次的增加而降低;随着应变幅的增加,弹性应变幅保持稳定,塑性应变幅近似线性增加,软化率也相应增加,并最终稳定在0.3左右;硬度与应变幅满足良好的线性关系;基于能量的硬度法可以较准确地预测P92钢在630℃时的高温低周疲劳寿命,计算得到的预测寿命均位于试验寿命的±1.5倍标准偏差内。     

T92钢在649℃不同应力蠕变过程中Laves相的析出行为及对强度的影响

为了研究T92钢在使用过程中显微组织的变化和Laves相的析出行为及对其强度的影响,进行了649℃、不同应力水平的蠕变试验;采用OM、SEM、TEM等观察了其显微组织和析出相的变化,并测试了硬度的变化。结果表明:热处理后T92钢的基体为具有高密度位错的马氏体组织,钢中大量的析出相为M23C6和MX;蠕变后钢中析出Laves相,其析出方式为一是依附于M23C6析出,二是在晶界单独析出,两种方式析出的Laves相的熟化速率都比M23C6的快;蠕变后钢的硬度(强度)随时间延长逐渐下降,主要原因是钢中析出了laves相造成的。     

基于修正θ投影法的T91/12Cr1MoV异质接头寿命的预测

基于蠕变试验数据,采用修正θ投影法,建立了低匹配T91/12Cr1MoV异质接头的蠕变方程,并根据该方程对低应力水平下该接头的蠕变寿命进行了预测,预测结果与试验结果吻合较好。     

P92钢蠕变-疲劳试验的断裂特性分析

以P92钢为研究对象,进行600℃下应力控制的蠕变-疲劳交互作用试验;分别讨论了应力比、保载时间对试验寿命的影响,并对断后试样金相组织和SEM断口形貌进行对比。研究表明,在本试验条件下,应力比、保载时间与试验寿命成反比,且随着保载时间的增加,应力比对寿命变化的影响逐渐减弱;各工况下试样金相组织未发生明显变化,试样断裂特征表现为以蠕变损伤为主的延性韧窝断裂。     

基于Time-Hardening蠕变模型和“骨点”应力方法预测P92钢缺口圆棒多轴蠕变寿命

提出一种用于预测金属缺口圆棒多轴蠕变寿命的方法。基于Time-Hardening蠕变模型,对缺口部位在蠕变过程中的应力分布进行了模拟。将蠕变过程中,缺口最小截面上应力不随时间变化的位置确定为"骨点"。然后借助光滑圆棒试样单轴蠕变试验的寿命-应力关系,使用"骨点"位置的等效应力预测缺口圆棒的多轴蠕变寿命。分别运用该方法和欧盟的多轴蠕变规范方法预测P92钢不同缺口半径的缺口圆棒试样多轴蠕变寿命。结果表明,该方法寿命预测精度与欧盟规范中的方法相当。本方法更加简便,方便工程应用。     

蠕变持久寿命幂函数预测方法

通过对大量试验数据的分析研究发现．蠕变持久寿命试验数据经加权累加变换后，能够很好地呈现出幂函数变化规律。由此建立蠕变持久寿命幂函数预测模型，并采用导数最小二乘法确定模型中的待定参数。该方法不但拟合蠕变持久曲线本身，而且还同时拟合蠕变持久曲线上各点的导数，能够很好地描述蠕变持久曲线及其变化趋势，从而实现长期蠕变持久寿命的高精度预测。大量对比试验结果表明，与传统方法相比，蠕变持久寿命幂函数预测方法可以获得更高的预测精度。文中给出两个应用实例。     

基于参数Z_c预测25Cr35Ni耐热钢的蠕变行为与持久寿命

在不同温度T和不同应力σ下对25Cr35Ni耐热钢进行蠕变试验,引入参数P对不同蠕变应变下的温度和时间进行归一化处理,分析了(P,σ)数据点随蠕变应变的变化规律,引入参数Z_c分析了数据的分散程度并使用蠕变应变为5.0%下的试验数据对持久寿命进行了预测。结果表明:随蠕变应变的增加,σ-P曲线趋近于断裂曲线,Z_c先迅速增大后趋于稳定,(P,σ)数据点与其对应拟合曲线的偏差减小;基于Z_c参数法预测得到的持久寿命与实测持久寿命接近,数据分散程度较小。     

壁厚不均对平面内弯矩作用下P92钢管弯头蠕变寿命的影响

在平面内弯矩作用下P92钢管弯头高温蠕变试验的基础上,利用有限元方法模拟了不同壁厚不均度钢管弯头在平面内弯矩载荷下的高温蠕变过程,分析了弯头不同位置处的应力和损伤情况,建立了壁厚不均匀度与蠕变寿命的关系模型,并用试验结果对该模型进行了验证。结果表明:外弧减薄钢管弯头的蠕变寿命随壁厚不均度的增大而延长,且呈线性关系;侧弧减薄钢管弯头的蠕变寿命随壁厚不均度的增大而缩短,且缩短趋势逐渐减缓;试验结果验证了该关系模型的准确性,该关系模型可以准确地预测平面内弯矩作用下壁厚不均钢管弯头的蠕变寿命。     

超超临界锅炉管用T92／P92钢研究进展

四2／P92钢凭借优异的综合性能,现已成为超超临界机组锅炉主蒸汽管道的主要用钢。综述了近期国内外学者对T92／P92钢的研究概况,重点总结了材料的原始组织状态、蠕变或时效过程中的相变过程、材料强化机理、蠕变寿命预测及长时蠕变强度过早降低的原因,并对今后该领域的一些研究工作进行了展望。     

保载时间对P92钢蠕变-疲劳交互行为的影响

为研究保载时间对蠕变-疲劳寿命和应力-应变响应的影响规律,对P92钢在650℃下进行了应变幅为±0.5％,保载时间为36,600,3600 s的蠕变-疲劳试验,采用Chaboche塑性本构模型和应变强化蠕变模型进行有限元模拟,并对P92钢断裂试样进行透射电镜检测.试验结果表明:保载时间增长导致拉压屈服极限降低,最大拉应...     

P92钢焊接接头性能及其焊接材料研究进展

P92钢是近年来国内外迅速发展的新型铁素体耐热钢.综述了P92钢焊接接头性能及其焊接材料的研究进展.对蠕变性能的研究工作主要集中在蠕变断裂的产生机理、蠕变强度的提高措施、蠕变断裂的评估方式,疲劳性能的研究集中在硬度、温度对疲劳裂纹的影响.简单总结了韧性的改善途径.指出开发P92钢焊接材料的重点是同时保证焊接接头的蠕变性能和韧性.最后展望了P92钢焊接的研究方向和前景.     

焊后热处理对P91钢和TP347H钢焊接接头综合力学性能的影响

对P91钢和TP347H钢焊接接头在焊态和720,760,800℃和1050℃×2h空冷等焊后热处理工艺下进行了拉伸、弯曲、冲击、硬度等常规力学性能试验和高温持久强度试验研究。研究结果表明,合适的热处理规范工艺可以提高P91＋TP347H异质焊接接头的拉伸及弯曲性能,对冲击性能及硬度也没有大的影响。经热处理后的焊接接头比未经热处理的试样具有更好的高温持久性能。得出了P91＋TP347H异种钢焊接的最佳工艺方案是采用TIG焊,并进行焊前预热和焊后进行760℃×2h空冷时效处理。     

超超临界锅炉管道用T92/P92钢蠕变性能

T92/P92钢高温力学性能优异,是超超临界火力发电机组的高温锅炉管道、汽轮机关键部件的理想选材。该钢可以在580~625℃之间使用,为了确保发电机组的安全运行,研究T92/P92钢高温长时服役条件下的力学性能变化是非常必要的。分析、总结了T92/P92钢高温长时作用下的蠕变力学特性以及各国学者对T92/P92钢蠕变性能研究的发现和进展。     

12Cr1MoV钢蠕变-疲劳交互作用特性曲线研制

在12Cr1MoV钢母材和焊接接头两种材料的疲劳寿命，蠕变寿命和蠕变-疲劳交互作用行为试验研究工作的基础上，在国内首次得出了可供工程应用的12Cr1MoV钢的蠕变-疲劳交互作用寿命评定曲线，并与ASME规范的相关曲线进行了比较，应用该曲线对一实例做了寿命评定。     

Effect of strain amplitude and temperature on creep-fatigue behaviors of 9–12 % Cr steel

The creep-fatigue behaviors of P92 steel under strain range of 0.3 %–0.5 % and test temperature of 600–650 °C was studied carefully in this paper. With the increase of temperature, the creep-fatigue life is significantly reduced, and more vulnerable to temperature than strain amplitude. In addition, the dislocation density decreases with increasing creep fatigue, and the martensite laths become coarser. Furthermore, the increase of strain amplitude leads to more significant secondary cracks and fatigue striation. The higher temperature causes much deeper and larger dimples. During the test, the growth and accumulation of precipitates inevitably lead to stress concentration, resulting in material fracture and destruction. Finally, the linear cumulative damage (LCD), the modified ductility exhaustion (MDE) and the frequency separation life (FSL) model are used to predict the creep-fatigue life of P92 steel, and it is found that the frequency separation life model had the highest prediction accuracy among the threes.

     

纳米压痕法测试电刷镀镍镀层的硬度和弹性模量

介绍一种新型的多功能纳米材料性能测试仪,阐述仪器工作原理和压痕数据分析法。应用该仪器对钢基体上的电刷镀镍镀层的硬度、弹性模量以及抗压痕形变能力等微观力学性能进行测试,并研究镀层力学性能随镀层厚度的分布规律。结果显示,镀层表层和亚表层存在硬度和弹性模量较高的区域,镀层内部存在缺陷区域的硬度和弹性模量降低,在镀层与基体的界面处存在过渡区。除此以外,整个镀层的力学性能较为一致,没有明显的梯度分布,其平均硬度和弹性模量分别为7.02GPa和183GPa,其中硬度为钢基体的2.9倍。在试验载荷下镍镀层具有比钢更好的抗压痕形变能力。为改进镀层工艺、开发新型体系材料以及扩大镀层应用领域提供了有效数据。     

Improvement of long-term creep life extrapolation using a new master curve for Grade 91 steel

This study aims to improve the long-term creep life extrapolation of Grade 91 (Gr. 91) steel using a new master curve of a hyperbolic sine (“sinh”) form. In the master curve for extrapolating creep rupture life, a controversial point of a polynomial form, which has usually been used in time–temperature parametric methods, was preliminarily indicated. The validity of the new master curve was verified. A large body of creep rupture data for Gr. 91 steel was prepared from different sources of available worldwide data at 500 °C to 700 °C for Gr. 91 steel. The material constants of the Larson–Miller, Orr–Sherby–Dorn, and Manson–Harferd parameters were obtained using the polynomial and sinh forms on the basis of the rupture data. Long-term creep rupture life was extrapolated for up to 60 years using the two forms that defined the master curves. Results of long-term creep life extrapolation showed that the master curve of the polynomial form exhibited overestimation due to the divergent curves in the low stress ranges, whereas the master curve of the sinh form revealed goodness in the low stress ranges beyond the experimental data. The proposed sinh form was superior to the polynomial form. The sinh form could be applied to extrapolate the long-term creep rupture life of other heat-resistant steels. The creep rupture stresses predicted by the sinh function were comparable to those of RCC-MRx code.