P92钢焊接接头蠕变-疲劳交互作用下高温断裂参量表征及失效评定曲线的建立

在610℃下,对超超临界火电机组用P92钢主蒸汽管道的焊接接头进行了蠕变-疲劳交互作用裂纹扩展试验。获得了蠕变-疲劳裂纹扩展速率,并进行了高温断裂参量的表征,同时,结合P92钢焊接接头蠕变与拉伸试验,建立了P92钢焊接接头材料与时间相关的失效评定曲线(TDFAD)。研究结果表明,试样断口微观形貌特征显示出其蠕变–疲劳交互作用下的裂纹扩展主要是由蠕变因素主导的。每条蠕变裂纹扩展速率与高温断裂参量C*的关系曲线中均存在一个拐点,这个拐点的产生过程即为蠕变裂纹扩展的孕育阶段。采用修正R6中Option2的方法建立了TDFAD,该方法充分考虑了蠕变因素的影响,能够获得较安全的评定结果。     

基于TDFAD的高温缺陷"三级"评定方法

针对电站锅炉、蒸汽管道等高温设备安全性要求的特点,建立了基于时间相关失效评定图(TDFAD)的高温结构蠕变失效评定方法。评定方法根据所需材料实验和评定结果精度分为三个级别,级别越高,所需材料实验越多,步骤越复杂,得到的评定结果也越精确。本文讨论了不同评定级别的适用范围并给出了相应的公式,最后采用工程实例说明了评定方法的适用性。     

9%～12%Cr高等级耐热钢的IV型裂研究进展

9%-12%Cr高等级耐热钢因其性能优势在超超临界机组中有良好的应用前景,但这些钢在高温、低应力长时间运行时其焊接接头的细晶区有出现IV型开裂的可能性.介绍国外研究机构对铁素体耐热钢Ⅳ型开裂的研究成果,分析了IV型开裂的试验应力该如何确定.我国目前投产运行的超超临界机组P92钢焊接接头的服役参数是否会导致IV型开裂从而引起部件失效等,从而为试验研究新型耐热钢的IV型开裂提供依据.     

9％-12％Cr高等级耐热钢的IV型开裂研究进展

9％-12％Cr高等级耐热钢旧其性能优势在超超临界机组中有良好的应用前景,但这些锕磷高温、低应力长时间运行时其焊接接头的细晶区有出现IV型开裂的可能性。介绍国外研究机构对铁素体耐热钢IV型开裂的研究成果,分析了Ⅳ型开裂的试验应力该如何确定,我国目前投产运行的超超临界机组P92钢焊接接头的服役参数是否会导致Ⅳ型开裂从而引起部件失效等,从而为试验研究新型耐热钢的Ⅳ型开裂提供依据。     

P92新型耐热钢焊接接头的力学性能研究及其工程应用

针对超超临界(USC)机组主蒸汽管道用大径厚壁新型铁素体P92钢管,主要分析了P92钢焊接接头的力学性能,介绍了其焊接接头性能试验结果及其在邹县电厂的应用情况,为P92钢的焊接工艺评定及其工程焊接工艺规程的制订奠定了技术基础。     

环焊缝缺陷对氢扩散特性影响研究撤回

利用长输管道实现大规模输氢是经济有效的方式之一,但在服役过程中可能诱发氢脆导致管道失效。焊接接头作为管道稳定和持续运行的关键部位,需要特别关注。采用ABAQUS软件建立了含气孔缺陷的20#钢环焊缝二维模型,实现了焊接残余应力场与氢扩散的耦合分析,分析了气孔分布、尺寸和数量对接头中氢扩散特性的影响规律。研究结果表明：当气孔分布在接头高应力区时更易产生氢的偏聚,相较于低应力区最大氢浓度提高了2.8倍。小尺寸气孔不能有效降低接头的氢脆敏感性,气孔区域产生了严重的氢富集;密集气孔相对于单气孔,氢富集条件下氢浓度峰值增幅达到35.8%,产生氢鼓泡的敏感性最大。研究结果可为探究环焊缝氢鼓泡的产生、预测和防止氢损伤提供重要参考。     

高温主汽用15X1M1Ф钢接头失效及解决措施

为了研究俄供机组高温运行后的大口径厚壁管道15X1M1Ф钢（对应中国牌号15CrlMolV）在焊接接头出现的大量横向裂纹问题,取样进行了各种宏观、微观检验分析,进行了失效原因分析、多种焊接工艺试验及砰定。分析表明：原安装工艺施焊的焊缝金属表现为低塑性、低韧性状态,开裂性质为高温下运行后发生的焊缝再热开裂．并非运行方式所致。根据再热开裂原因,改进了焊条成分并优化了焊接工艺,可订效防止高温运行再热开裂,确保接头的高温热强性能达到设计要求,保障机组安全运行。     

高温主汽用15X1M1Φ钢接头失效及解决措施

为了研究俄供机组高温运行后的大口径厚壁管道15X1M1Φ钢(对应中国牌号15Cr1Mo1V)在焊接接头出现的大量横向裂纹问题,取样进行了各种宏观、微观检验分析,进行了失效原因分析、多种焊接工艺试验及评定。分析表明:原安装工艺施焊的焊缝金属表现为低塑性、低韧性状态,开裂性质为高温下运行后发生的焊缝再热开裂,并非运行方式所致。根据再热开裂原因,改进了焊条成分并优化了焊接工艺,可有效防止高温运行再热开裂,确保接头的高温热强性能达到设计要求,保障机组安全运行。     

HR3C/T91异种耐热钢焊接接头的力学性能及界面蠕变失效行为研究

针对新型奥氏体不锈钢HR3C与细晶粒强韧马氏体耐热钢T91异种钢焊接接头,采用手工氩弧焊接工艺、高温加速模拟、高温持久和常温力学性能试验研究HR3C与T91异种钢焊接接头的力学性能变化、高温强度、界面蠕变损伤及破坏特征.研究结果表明,焊前预热448 K,焊后不进行热处理条件下,接头的力学性能优异.加速模拟运行3004 h后,接头的力学性能仍然良好.而加速模拟运行5012h后,HR3C/T91界面发生了蠕变失效,蠕变裂纹在管接头内表面焊缝/T91界面形核、扩展,然后在管接头外表面T91的临界热影响区内发展,最后导致接头蠕变失效.拉伸和弯曲试验过程中,接头的强度和塑性下降严重,断裂位置均在焊缝/T91界面区域.因此,焊缝/T91界面容易发生早期蠕变失效.     

锅炉蛇形管摩擦焊接头残余寿命计算模型的加速寿命试验研究

该文以可靠性理论为基础,研究制定了电厂锅炉蛇形管焊接接头的加速寿命试验的方法和规范.通过对大量新制的15CrMo摩擦焊接头具有加速寿命意义的高温内压爆破持久试验,和对其试验结果的分析、处理,证明了试验规范的正确性和各组合应力水平的失效机理的一致性.在此规范的基础上,对已运行过13.2×104h的12Cr1MoV摩擦焊接头,建立了带有可靠度指标的残余寿命数学模型.借助此模型,对新旧两种摩擦焊接头进行了寿命预测计算.结果表明摩擦焊接头,在设计寿命期内是完全可靠的,摩擦焊这种焊接工艺的质量是稳定可靠的,文中所述的试验方法和寿命预测模型对高温承压部件的残余寿命的预测,和确定那些超期服役管道和接头的更换时间方面具有指导意义.     

An Approach to Assessment of the Lifetime Characteristics of Steels under Creep Conditions Using Fracture Mechanics Criteria

The current status of activities associated with the assessment of conditions and prospects for prolonging the service life of equipment operating for a long time at thermal power stations (TPS) is described. The history of the creation and development of an industry system for diagnosing and prolonging the lifetime of heat-generating and mechanical equipment is briefly outlined. The core of the system was the results of investigations into long-term strength and creep of heat-resistant steels, and a regulatory base governing effective application of the system was formed and continuously improved within the system framework. It is noted that more and more extensive investigations resulted in the attempts to extend the criterial strength base using the cracking resistance criteria, including local creep fracture criteria. The advantages and disadvantages of the most-used local control method, i.e., the replica method, are analyzed. It is proposed to use the fracture mechanics criteria and, in particular, the threshold stress intensity factor (SIF) below which creep cracking does not occur in analyzing the process of steel creep fracture. It is demonstrated that the threshold SIF for a specific material depends functionally not only on the temperature but also on the loading time. Considering this fact, it is proposed to account for the accumulation of local (at the crack tip) and total damageability of the metal in the concept of threshold SIF. A similar approach can also be used for describing the subcritical crack growth. Therefore, it is proposed to construct crack growth diagrams using isochronous curves for the specified test times. It is demonstrated that dimensions of allowable flaws that do not lead to crack propagation can be predicted for given operating conditions. The cases were analyzed that occurred while obtaining results of examination of a structural member operating under creep conditions for prediction of the size of allowable (nonpropagating) crack-like flaws. This analysis has revealed that the application of the threshold SIF criterion and isochronous creep crack growth rate diagrams can be useful for setting forth the substantiated frequency of examinations for high-temperature equipment and establishing the time by which the equipment service life can be prolonged.     

长期恒荷载作用下混凝土断裂过程的时变特性

大体积混凝土结构的时变断裂行为关系到结构的安全.为研究在长期恒荷载作用下混凝土的时变断裂特性,采用三种尺寸的楔入式紧凑拉伸试件,进行了荷载水平为85％最大荷载的恒定荷载作用下的时变断裂试验.试验结果表明,时变裂缝口张开位移、时变裂缝尖端张开位移与时变裂缝口张开速率均呈现出减速、稳定发展和加速破坏三个阶段的发展特征.与单...     

超超临界压力锅炉用T92/P92钢析出相的研究进展

T92/P92钢作为超超临界锅炉的候选用钢,在长期高温蠕变过程中会有大量的析出相析出,严重影响其高温蠕变性能。综述了国内外关于M23C6型碳化物、MX型碳氮化物、Laves相和Z相4种析出相的研究进展,概述了未来对T92/P92钢中析出相的研究方向。     

Investigation on Board-Level CDM ESD Issue in IC Products

The impacts caused by board-level charged-device-model (CDM) electrostatic-discharge (ESD) events on integrated-circuit products are investigated in this paper. The mechanism of board-level CDM ESD event is introduced first. Based on this mechanism, an experiment is performed to investigate the board-level CDM ESD current waveforms under different sizes of printed circuit boards (PCBs), charged voltages, and series resistances in the discharging path. Experimental results show that the discharging current strongly depends on the PCB size, charged voltage, and series resistance. Moreover, the chip- and board-level CDM ESD levels of several test devices and test circuits fabricated in CMOS processes are characterized and compared. The test results show that the board-level CDM ESD level of the test circuit is lower than the chip-level CDM ESD level of the test circuit, which demonstrates that the board-level CDM ESD event is more critical than the chip-level CDM ESD event. In addition, failure analysis reveals that the failure in the test circuit under board-level CDM ESD test is much severer than that under chip-level CDM ESD test.      

应力与温度对P92钢中Laves相析出行为的影响

通过扫描电镜测量P92钢蠕变断裂试样中标距内远离断口的蠕变稳定区和夹持端Laves相的颗粒尺寸、面积分数及颗粒密度等参数,研究应力与温度对Laves相析出行为的影响。结果表明:在所研究的范围内,应力促进了Laves相的生长过程,温度抑制Laves相的形核,且温度的影响较为显著,650℃下Laves相的颗粒尺寸明显大于600℃。     

P91钢高温蠕变的数值研究

根据P91钢的单轴及多轴蠕变实验数据,建立了P91钢在高温下的损伤-硬化蠕变数学计算模型,利用该模型实现了P91钢高温蠕变的数值计算。通过分析和研究金属在高温蠕变过程中出现的骨点应力,预测金属高温蠕变损耗情况,这对于评估高温构件的安全性和经济性意义重大。     

核电站低压缸爆破片异常破裂失效原因分析

针对某核电站低压缸大气释放阀爆破片（简称爆破片）装置异常破裂的情况,对爆破片失效特征等信息进行收集,结合低压缸运行工况,对爆破片进行了宏观裂纹分析、微观断口分析及材料成分分析,同时进行了材料力学性能试验、金相试验和爆破模拟试验.所得结果为：铅制低压缸爆破片断裂形式为疲劳断裂,断裂源自纯铅材料的蠕变敏感性.为此,提出了缩短更换爆破片年限的建议.     

基于声发射技术的含初始缺陷混凝土破坏分析

初始缺陷对混凝土的变形和破坏特性有着重要的影响。本文对含有不同尺寸、不同倾斜角度初始缺陷的混凝土试件进行单轴压缩试验,并基于声发射技术分析混凝土的变形和破坏特性。试验结果表明：（1）与完整试件相比,含有初始缺陷的混凝土试件对应的峰值应力和峰值应变均减小,应力应变曲线在加载初期表现出较为明显的上凹趋势,卸载段曲线更为平缓,但是残余强度的变化没有明显规律。（2）含有初始缺陷的混凝土试件破坏过程可分为4个阶段：裂缝萌生、扩展、聚结、贯穿破坏。（3）当初始缺陷的倾斜角度为0°和90°时,混凝土试件主要以拉伸破坏为主,当初始缺陷的角度为30°、45°和60°时,混凝土试件沿着初始缺陷方向发生剪切破坏。     

X20CrMOWV121钢主蒸汽管长期运行后寿命研究

通过蠕变断裂试验和持久强度试验,研究125 MW机组长期运行后X20Cr Mo WV121钢主蒸汽管的蠕变变形方程和蠕变曲线,并根据持久强度外推法和θ函数法进行剩余寿命评估。结果表明,所研究的主蒸汽管道在以蠕变为主要失效模式下,满足继续安全运行10万h的要求。     

P92钢中拉弗斯相的尺寸测量及其长大规律的动力学模拟计算

拉弗斯相(Laves相)是超超临界机组用新型耐热钢——P92钢的重要析出相之一,对其在扫描电镜下的尺寸测量方法进行介绍,并采用热力学软件计算分析其长大规律。在扫描电镜下形成的背散射图像的原子序数差及二次电子像能够清晰地辨别出Laves相和碳化物(M23C6),这是Laves相测量方法的基础。通过与透射电镜对比,表明扫描电镜是分析Laves相的优先使用的方法。测量了3种P92钢中Laves相颗粒尺寸,研究表明Laves相颗粒尺寸越小,数量越多,材料的抗蠕变性能越好,相同条件下蠕变断裂时间越长。采用热力学计算程序DICTRA进行数值模拟,结果表明,所采用的Laves相长大模型能够很好地模拟Laves相的长大规律,但长时间(650℃、20000h和600℃、50000h)后应采用奥斯特瓦尔德长大规律(Ostwald ripening)来分析Laves相。