應(yīng)變控制下P92鋼母材及焊縫金屬蠕變—疲勞性能研究

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1、應(yīng)變控制下P92鋼母材及焊縫金屬蠕變-疲勞性能研究Creep-fatiguebehaviorresearchofP92steelanditsweldmetalunderstraincontrol學(xué)科專業(yè)：材料加工工程作者姓名：張兆福指導(dǎo)教師：韓永典副教授天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一七年十二月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研宄工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研宄成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的

2、學(xué)位或證書而使用過的材料一己在論文中。與我同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名簽字曰期：年月人２日冰絶木Ｉ學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)救據(jù)廟講桿掄索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明）學(xué)位論文作者簽名

3、：導(dǎo)師簽名：Ｄｂ福戈簽字日期：年／之月２日簽字日期：年／２？月／２？日摘要超超臨界火電機(jī)組使用的P92鋼，服役環(huán)境十分惡劣，既要承受高溫，又要承受疲勞載荷，在這種服役條件下材料會(huì)產(chǎn)生低周疲勞及蠕變-疲勞損傷，因此研究P92鋼母材及焊縫金屬在低周疲勞及蠕變-疲勞交互作用下的失效行為并進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，可以合理地安排火電機(jī)組構(gòu)件的維修和更換，對(duì)于保證火電機(jī)組安全性和可靠性、避免人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失方面具有十分重要的意義。本文以P92鋼母材及焊縫金屬630°C下的蠕變-疲勞行為為基礎(chǔ)，研究應(yīng)變幅值對(duì)低

4、周疲勞行為的影響以及保載時(shí)間對(duì)蠕變-疲勞交互作用試驗(yàn)的影響。研究成果如下：對(duì)于低周疲勞試驗(yàn)，應(yīng)變幅值的增加會(huì)導(dǎo)致P92鋼母材及焊縫金屬的疲勞壽命下降。在低周疲勞試驗(yàn)中，P92鋼母材及焊縫金屬都會(huì)表現(xiàn)出循環(huán)軟化的特征，但軟化程度會(huì)隨應(yīng)變幅值的增加出現(xiàn)飽和。低周疲勞壽命與應(yīng)變幅值之間滿足Coffin-Manson公式和Basquin公式，通過采用塑性應(yīng)變能密度的方法可以準(zhǔn)確地對(duì)P92鋼母材及焊縫金屬在630°C下的低周疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)于蠕變-疲勞交互作用行為，保載時(shí)間的引入會(huì)導(dǎo)致P92鋼及焊縫金屬蠕變-疲

5、勞壽命的下降，隨著保載時(shí)間的增加，蠕變-疲勞壽命會(huì)趨于穩(wěn)定。對(duì)于P92鋼母材及焊縫金屬，可通過拉伸保載期間的應(yīng)力松弛現(xiàn)象準(zhǔn)確地進(jìn)行蠕變-疲勞壽命預(yù)測(cè)。對(duì)于P92鋼母材，修正的Coffin-Manson公式和Basquin公式可以準(zhǔn)確地描述蠕變-疲勞壽命與應(yīng)變幅值的關(guān)系，當(dāng)采用壽命分?jǐn)?shù)法、延性耗竭法、應(yīng)變能密度耗竭法對(duì)其蠕變-疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)變能密度耗竭模型的預(yù)測(cè)精度最高，其次是延性耗竭法，最后是壽命分?jǐn)?shù)法。通過考慮蠕變極限的影響，對(duì)應(yīng)變能密度耗竭模型進(jìn)行修正可以使其預(yù)測(cè)精度提高到±1.5倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差

6、。為研究P92鋼母材及焊縫金屬在630°C下的低周疲勞和蠕變-疲勞斷裂機(jī)理，采用掃描電鏡（SEM）進(jìn)行了斷口形貌分析。低周疲勞與蠕變-疲勞斷口通常分為三個(gè)斷裂面：裂紋源、擴(kuò)展區(qū)和斷裂區(qū)，裂紋源位于試樣表面。P92鋼母材及焊縫金屬低周疲勞和蠕變-疲勞裂紋擴(kuò)展都以穿晶方式為主，并且隨著應(yīng)變幅值和保載時(shí)間的增加，二次裂紋和疲勞條帶會(huì)更加明顯，應(yīng)變幅值和保載時(shí)間的增加會(huì)促進(jìn)裂紋擴(kuò)展。關(guān)鍵詞：P92鋼，焊縫金屬，低周疲勞，蠕變-疲勞，壽命預(yù)測(cè)IABSTRACTServeenvironmentofP92steelus

7、edinultrasupercriticalthermalpowerunitissevere.BecauseP92steelhastosuffernotonlyhightemperaturebutalsofatigueload,itundergoeslowcyclefatigue(LCF)andcreepfatigueinteraction(CFI)damage.Therefore,withthemethodofresearchingthefailurebehaviorofLCFandCFIandpred

8、ictingthefatiguelifeofP92steelanditsweldmetal,wecanmakethereasonablearrangementofmaintenanceandreplacementofthermalpowerunitcomponents.Itisofgreatsignificancetoensurethesafetyandreliabilityforthermalpowerunitandavoi