2.25Cr-1Mo耐热钢寿命预测及可靠性分析

构建了耐热钢的寿命预测及可靠性分析非参数统计模型,较已有的统计模型相比,有很好的稳健性和较高的精度。首先利用局部线性回归得出已提出的双指数主曲线。其次为了可靠性分析,对所得Z参数进行正态性检验。当Z参数正态性检验不显著时,利用核密度估计Z的分布密度,建立Z参数与可靠度的关系,得出应力-P参数-可靠度曲线。最后以2.25Cr-1Mo耐热钢蠕变断裂数据为例建立相应的统计模型并检验模型分析效果。     

9Cr-1Mo耐热钢蠕变过程中可动位错演化行为表征

采用X射线衍射技术表征了9Cr-1Mo耐热钢在600℃,165MPa条件下蠕变过程中的可动位错演化行为。通过持久和间断试验制备不同蠕变状态的试样,利用XRD试验数据,结合Williamson-Hall方程量化表征了不同蠕变状态下的可动位错密度。结果表明:随着蠕变过程的进行,9Cr-1Mo耐热钢内部可动位错密度呈现出先下降、后保持稳定的变化趋势,从而为深入探索耐热钢在蠕变过程中的组织演化行为提供了有效的借鉴。     

基于Z参数和可靠度的蠕变损伤模型

基于Z参数和可靠性评估研究了蠕变损伤,提出利用Robinson法则评估的蠕变损伤与可靠度密切相关.对5Cr-0.5Mo和HK40两种材料蠕变断裂数据的分析表明:由于蠕变数据的偏差可用Z参数来表征,且Z参数服从正态分布,可以把可靠度和蠕变损伤关联起来.给出了两种材料在不同可靠度下的损伤程度,并与实际服役管段的数据进行了比较.结果表明,在一定温度和应力下,可靠度越大,蠕变损伤积累值也就越大.而且,不同服役时间的实验数据点和预测的损伤积累线吻合较好.     

汽轮机螺栓偏斜对其蠕变断裂寿命的影响

目的研究汽轮机紧固螺栓在发生偏斜的情况下所产生的附加弯曲应力对螺栓蠕变断裂寿命的影响,探索准确进行蠕变寿命损耗计算的技术方法.方法分析螺栓偏斜所产生的附加弯曲应力,利用拉尔森-米勒参数法,采用多项式线性回归方程表达式,通过Cr-Mo-V钢蠕变断裂特性试验数据的下限曲线,研究附加弯曲应力对蠕变断裂特性曲线的影响,并对20Cr1Mo1VNb Ti B钢螺栓的蠕变损耗进行算例分析.结果确定了20Cr1Mo1VNb Ti B钢螺栓在4个不同偏转角下的蠕变断裂特性曲线,不同偏转角下的蠕变断裂寿命损耗值有较大的差异,相差数倍.由于螺栓偏斜而引起的附加应力有时相当大,故不能忽略.结论螺栓偏斜愈大,附加弯曲应力愈高,蠕变断裂寿命减低,笔者提出蠕变损耗的计算方法对于工程实际可提供技术支持.     

磁性测量的高温蠕变状态参数化表征

为了对服役构件的蠕变损伤进行快速准确评估,利用磁滞回线检测技术,对9Cr-1Mo钢在620℃、145MPa条件下的不同蠕变损伤状态进行参数化表征,探讨了磁性参数矫顽力(HC)和剩磁(Mr)随蠕变时间的变化规律。在此基础上,对蠕变损伤试样进行金相观察,研究了不同蠕变状态下9Cr-1Mo钢的微观组织演化过程。结果表明:矫顽力和剩磁与9Cr-1Mo钢蠕变损伤过程中的位错,碳氮化物与析出相的演化有密切的关系,从而进一步说明磁滞回线检测技术在9Cr-1Mo钢蠕变状态及寿命预测研究中具有重要意义。     

服役材料寿命预测的小冲孔蠕变试验研究

为了尝试将小冲孔试验技术应用于服役设备寿命预测,对服役后的Cr5Mo以及12Cr1Mo V进行不同载荷下的小冲孔蠕变试验,与常规单轴蠕变试验结果比对,建立了服役材料的小冲孔蠕变寿命分析方法。分析结果表明:高温、恒载下小冲孔曲线存在明显的蠕变减速、恒速、加速阶段,小冲孔试验具有替代传统蠕变试验的能力。随着载荷的增大,小冲孔稳态蠕变速率不断增加,而蠕变断裂时间则逐渐缩短。稳态蠕变速率与载荷之间可以使用Norton方程表示,而断裂寿命则与小冲孔载荷之间则存在幂函数关系。基于Larson-Miller法,建立蠕变断裂寿命与温度、载荷之间的参数化关系从而实现基于小冲孔试验的服役材料蠕变寿命外推。     

高分子材料的极限断裂和破坏性能的研究——(Ⅲ)一种蠕变持久性直线外推的新方法

对当前高分子材料蠕变持久性的测定方法进行了总结,指出了半对数和双对数作图直线外推法的局限性。根据高聚物处于不同力学状态具有不同断裂机理,提出了三种蠕变持久性表征方法:1)准脆性状态下粘弹性蠕变持久性表征作图法;2)受迫高弹状态下银纹和屈服断裂表征作图法;3)高弹状态下蠕变塑性流动断裂表征作图法。并以三种不同类型高聚物(半晶态、玻璃态和弹性体)大量的蠕变断裂力学性能实验数据加以验证,讨论了它们的适用范围。最后提出了一种适用于较宽应力和断裂时间范围的蠕变持久性直线外推的新方法,该法能较好地预测具有粘弹性断裂特征的高密度聚乙烯蠕变持久性。     

Nb 对氢在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中扩散行为的作用

采用电化学氢渗透方法研究氢原子在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 和 Fe-13Cr-6Al-2Mo-0.5Nb 合金中的扩散行为, 分析了 0.5%Nb(质量分数, 下同)对氢原子在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中扩散行为的作用. 研究结果表明: 当在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中添加 0.5%Nb 后, 合金的晶粒得到细化, 同时合金中析出大量弥散分布的细小 Fe$_{2}$Nb 相. 0.5%Nb 的添加大幅度降低了氢原子在 Fe-13Cr-6Al-2Mo 合金中的表观扩散系数, 使氢原子在合金中的扩散激活能提高了 50.3%. Nb 原子通过提高合金中的氢陷阱浓度, 有效降低了氢原子在 FeCrAlMo 基合金中的扩散速率.     

Nb对氢在Fe-13Cr-6Al-2Mo合金中扩散行为的作用

采用电化学氢渗透方法研究氢原子在Fe-13Cr-6Al-2Mo和Fe-13Cr-6Al-2Mo-0.5Nb合金中的扩散行为,分析了0.5%Nb(质量分数,下同)对氢原子在Fe-13Cr-6Al-2Mo合金中扩散行为的作用.研究结果表明:当在Fe-13Cr-6Al-2Mo合金中添加0.5%Nb后,合金的晶粒得到细化,同时合金中析出大量弥散分布的细小Fe₂Nb相.0.5%Nb的添加大幅度降低了氢原子在Fe-13Cr-6Al-2Mo合金中的表观扩散系数,使氢原子在合金中的扩散激活能提高了50.3%.Nb原子通过提高合金中的氢陷阱浓度,有效降低了氢原子在FeCrAlMo基合金中的扩散速率.     

基于蠕变试验的ZChSnSb11-6应力松弛特性研究

在相同温度下,对巴氏合金ZCh Sn Sb11-6做了蠕变试验,获得合金在Norton形式和指数形式下的稳态蠕变方程,并利用所得系数得到合金在两种形式下应力松弛计算公式。采用ANSYS有限元分析软件模拟巴氏合金ZCh Sn Sb11-6的应力松弛过程,得到松弛过程中的蠕变曲线,并比较了理论与有限元方法计算结果,两种方法相对误差不到0.5%。结果表明:在松弛过程中,Norton形式的蠕变速率比指数形式的蠕变速率小,且相比指数形式,Norton形式下的应力松弛计算公式精度更高,更适合于巴氏合金ZCh Sn Sb11-6.     

SA335P91钢的焊接工艺研究

SA335P91钢属改良型9Cr-1Mo高强度马氏体耐热钢,与传统的Cr-Mo耐热钢相比,具有高温强度高、抗蠕变性能和抗氧化性能好等优点。通过分析SA335P91钢的焊接性,论述了焊缝产生冷裂纹的机理,指出了SA335P91钢焊接性能差的主要原因在于钢种本身对冷裂纹具有组织上的敏感性,容易导致焊缝发生开裂。根据SA335P91钢焊接的特点,通过大量的试验研究,提出了采用TIG SMAW的焊接方法、进行焊前预热及层间保温、控制焊接线能量以及采取焊后热处理等工艺措施,成功地解决了SA335P91钢的焊接难题。     

低碳贝氏体钢中的时效析出行为

测定了Cu-Nb-Cr-Mo系低碳贝氏体钢的时效硬度变化行为,在Gleeble-1500热模拟试验机上模拟了各钢种的蠕变行为,利用金相显微镜、TEM研究了不同钢种的微观组织与沉淀析出.结果表明,含铜钢在不同温度时效时会发生明显的时效硬化效应,在不同温度的蠕变曲线上会出现平台,平台现象是由于蠕变过程中出现了第二相析出,平台出现意味着开始了第二相析出,平台结束则析出过程结束.     

长期运行21／4Cr－1Mo钢组织与性能的变化及剩余寿命预测方法

用提高温度时效模拟长期运行２１／４Ｃｒ－１Ｍｏ钢不同的显微组织状态，并对其力学性能进行了研究．结果表明，珠光体球化是２１／４Ｃｒ－１Ｍｏ钢组织变化的主要特征；随珠光体球化程度的加剧，材料的常温拉伸性能、高温蠕变和持久性能变差；最后研究了组织损伤和蠕变损伤，提出了长期运行２１／４Ｃｒ－１Ｍｏ钢的剩余寿命预测方法．     

新型耐热钢NF709的研究进展

随着锅炉蒸汽参数的提高,对受热面管材的要求愈发苛刻,新型奥氏体耐热钢以其高蠕变强度、优良的抗腐蚀和氧化性能逐步取代马氏体耐热钢应用到高参数机组的过热器和再热器,但其导热性差、膨胀系数大、合金元素含量高等问题,易导致焊接缺陷。此外,奥氏体耐热钢在长期服役过程中有可能析出σ和Cr2N等有害相,降低材料的高温性能。因此,增加奥氏体耐热钢中Cr和Ni含量,通过多元合金化,以Z相、MX相和M23C6相共同复合强化,并借助合理的冷热成型加工工艺,获得适宜的晶粒尺寸和表面质量,进一步提高组织稳定性及高温性能,以满足更高蒸汽参数超超临界锅炉的过热器和再热器使用要求。     

颗粒增强钛基复合材料持久性能研究

目的研究颗粒增强钛基复合材料的持久性能,了解其影响因素。方法以TP-650钛基复合材料(属Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb系合金)为研究对象,材料经过热处理后,加工成Ф5mm标准的持久实验试样,利用Bn-2持久试验机,在650℃/220MPa、650℃/300MPa、600℃/220MPa、600℃/300MPa条件下进行持久试验,采用Olympus光学显微镜观察钛基复合材料的组织。用Gatan Mode 600B双喷离子减薄机制备TEM试样,在JEOL JEM-200CX透射电镜下进行观察,研究了持久过程中裂纹的形成、位错、TiC颗粒的行为对材料持久性能的影响。结果及结论在持久过程中,复合材料的断裂裂纹萌生及扩展和TiC颗粒密切相关,持久断裂过程是空洞在TiC/Ti界面和晶界上形成、长大、相互合并成晶界裂纹的过程,TiC颗粒以及α、β相中位错可以改变裂纹的扩展方向,从而改善材料的持久性能。     

低活化铁素体/马氏体钢的增强机理研究进展

This review summarizes the strengthening mechanisms of reduced activation ferritic/martensitic (RAFM) steels. High-angle grain boundaries, subgrain boundaries, nano-sized M₂₃C₆, and MX carbide precipitates effectively hinder dislocation motion and increase high-temperature strength. M₂₃C₆ carbides are easily coarsened under high temperatures, thereby weakening their ability to block dislocations. Creep properties are improved through the reduction of M₂₃C₆ carbides. Thus, the loss of strength must be compensated by other strengthening mechanisms. This review also outlines the recent progress in the development of RAFM steels. Oxide dispersion-strengthened steels prevent M₂₃C₆ precipitation by reducing C content to increase creep life and introduce a high density of nano-sized oxide precipitates to offset the reduced strength. Severe plastic deformation methods can substantially refine subgrains and MX carbides in the steel. The thermal deformation strengthening of RAFM steels mainly relies on thermo-mechanical treatment to increase the MX carbide and subgrain boundaries. This procedure increases the creep life of TMT(thermo-mechanical treatment) 9Cr–1W–0.06Ta steel by ~20 times compared with those of F82H and Eurofer 97 steels under 550°C/260 MPa.     

机械零件在持久高温工作条件下的蠕变

论述了零件在持久高温工作条件下的蠕变机理,提出了建立蠕变函数的3种假设,通过对等时蠕变曲线和时间函数的研究,得出蠕变方程和松弛方程,进而作出蠕变曲线和松弛曲线,并指出大量实验的数据与理论研究结果的一致性.     

冻土蠕变过程的损伤力学模型

参考在金属蠕变过程研究中所发展的损伤力学模型,建立了一般应力状态下,微裂隙的形成和发展影响冻土蠕变过程力学行为的损伤力学模型,从该模型得到了冻土破坏时间依赖于应力的具体函数关系.计算结果与实测数据的对比表明,该模型准确地反映了冻土蠕变过程中变形随时间发展的趋势,对破坏时间的预测也基本与实测结果一致.     

PVC非线性粘弹性行为的研究

.研究了室温下聚氯乙烯(PVC)的应变率敏感性和短期蠕变行为,应用时间-温度-应力等效原理,可以将不同应力水平下的蠕变曲线移位成某一参考应力水平下的主曲线,从而可以通过较高应力水平下的短期蠕变行为来预测较低应力水平下的较长期的蠕变行为.着重分析了聚氯乙烯(PVC)非线性蠕变行为的时间-应力等效性.