應變控制下P92鋼母材及焊縫金屬蠕變—疲勞性能研究

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1、應變控制下P92鋼母材及焊縫金屬蠕變-疲勞性能研究Creep-fatiguebehaviorresearchofP92steelanditsweldmetalunderstraincontrol學科專業(yè)：材料加工工程作者姓名：張兆福指導教師：韓永典副教授天津大學材料科學與工程學院二零一七年十二月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研宄工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，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或其他教育機構的

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

3、：導師簽名：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行壽命預測，可以合理地安排火電機組構件的維修和更換，對于保證火電機組安全性和可靠性、避免人員傷亡和財產(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，研究應變幅值對低

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

5、勞壽命的下降，隨著保載時間的增加，蠕變-疲勞壽命會趨于穩(wěn)定。對于P92鋼母材及焊縫金屬，可通過拉伸保載期間的應力松弛現(xiàn)象準確地進行蠕變-疲勞壽命預測。對于P92鋼母材，修正的Coffin-Manson公式和Basquin公式可以準確地描述蠕變-疲勞壽命與應變幅值的關系，當采用壽命分數(shù)法、延性耗竭法、應變能密度耗竭法對其蠕變-疲勞壽命進行預測時，應變能密度耗竭模型的預測精度最高，其次是延性耗竭法，最后是壽命分數(shù)法。通過考慮蠕變極限的影響，對應變能密度耗竭模型進行修正可以使其預測精度提高到±1.5倍的標準偏差

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-疲勞斷裂機理，采用掃描電鏡（SEM）進行了斷口形貌分析。低周疲勞與蠕變-疲勞斷口通常分為三個斷裂面：裂紋源、擴展區(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-疲勞裂紋擴展都以穿晶方式為主，并且隨著應變幅值和保載時間的增加，二次裂紋和疲勞條帶會更加明顯，應變幅值和保載時間的增加會促進裂紋擴展。關鍵詞：P92鋼，焊縫金屬，低周疲勞，蠕變-疲勞，壽命預測IABSTRACTServeenvironmentofP92steelus

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

8、ictingthefatiguelifeofP92steelanditsweldmetal,wecanmakethereasonablearrangementofmaintenanceandreplacementofthermalpowerunitcomponents.Itisofgreatsignificancetoensurethesafetyandreliabilityforthermalpowerunitandavoi