T92/Super304H异种钢焊接接头服役前后力学变化及其寿命评估

火电机组中过热器,再热器等部件需应用到异种钢焊接接头来满足不同环境的需求,这要求材料具有更高的耐高温腐蚀性能、屈服极限以及抗拉强度,而服役造成的老化会很大程度影响焊接件的性能,进而影响其寿命。为了研究服役对于异种钢焊接接头T92/Super304H的力学性能的影响。通过在610℃高温状态下,对已服役和未服役的焊接接头进行了不同加载速率的拉伸试验,获得了应力应变曲线及拟合曲线,通过扫描电子显微镜(SEM)分析了断口形貌。在相同温度下,对试样加载不同应力进行蠕变试验,获得了焊接接头的本构方程和蠕变寿命预测模型,分析了其断裂原因。结果表明：已服役和未服役的焊接接头高温拉伸时断裂均发生在T92侧(T92热影响区),试样有明显的颈缩;材料的初始应力值越大,蠕变寿命越短;随着初始应力水平的增加,蠕变应变速率变化加快;寿命预测拟合曲线和实际的蠕变试验一致。     

基于蠕变损伤的P91钢应力-应变本构关系

高温下材料的本构关系和时间相关,可以由高温等时应力-应变曲线表示。对P91钢分别进行高温(600℃)短时拉伸实验,高温蠕变100、500和900 h实验之后的高温短时拉伸实验,以及完整的蠕变断裂实验。结果表明:用高温等时应力-应变曲线描述P91钢高温蠕变损伤后的本构关系极为保守。由此,引入寿命分数参数定义材料的高温蠕变损伤,获得了P91钢发生高温蠕变损伤后材料抗拉强度与蠕变损伤的关系,修正了高温等时应力-应变曲线,建立了基于蠕变损伤的P91钢应力-应变本构方程。     

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。     

CDM模型对P91钢在600℃短时蠕变行为模拟的改进

在600℃等温条件下通过对P91钢进行不同应力的蠕变持久试验,已获得其完整蠕变曲线。在分析给定条件下蠕变机制的基础上,通过耦合位错损伤项,提出了改进的连续介质蠕变损伤力学模型。此外,相关数值计算结果表明,改进模型预测结果与已有蠕变数据吻合较好,从而为进一步预测P91钢在600℃不同应力条件下的蠕变行为提供了有效途径。     

铅及铅合金的高温蠕变

在西北铜加工厂的协作下,用自制的蠕变实验装置,对铅及铅合金进行了高温蠕变试验。以同一试样几次改变负荷或温度的方法,求应力指数 n 和激活能△H,并注意到了热处理对蠕变性能的影响。最后进行了讨论,对进一步改进铅合金的蠕变性能以及对实验现象的解释,根据位错理论提出了一些看法和设想。     

异种钢焊接接头高温力学性能的研究

为提高电站锅炉过热器铁素体－奥氏体异种钢焊接接头的高温蠕变断裂强度和延长服役寿命，设计了用专用镍基填充材料焊接的不锈钢－镍基焊缝－耐热钢三元组合接头。通过对不同焊缝接头的高温持久性能试验及用ＳＥＭ和ＥＰＭＡ对焊缝界面组织变化的对比分析，认为在高温低应力条件下接头早期失效的主要原因是熔合区及热影响区碳、铬等元素迁移和碳化物聚集所引起的蠕变断裂。组合接头的设计方案对改善接头应力分布，阻碍碳扩散和提高接头蠕变强度具有显著效果     

Y对高锌镁合金的拉伸蠕变行为的影响

采用扫描电镜,X射线衍射仪以及高温蠕变试验机等试验手段研究了Y含量对Mg-5.5Zn重力铸造镁合金抗蠕变性能和应力指数的影响.结果表明:随着Y含量的增加,Mg-5.5Zn合金中依次出现了Mg7Zn3,Mg3Zn6Y(I-相)和Mg3Zn3Y2(W-相)3种不同类型的强化相,而合金中第二相种类、体积分数发生变化,导致抗蠕变性不断提高.在同样的蠕变条件下,高熔点稀土相比低熔点Mg7Zn3相更能降低合金的稳态蠕变速率.Mg-5.5Zn-(0.7,1.5,3.5)Y(wt%)3种合金在175℃/50~60 MPa下的应力指数n分别为5.2,3.2和2.2,在200℃/50~60 MPa下应力指数n分别为11.0,3.8和2.9.Mg-5.5Zn-0.7Y合金在175℃/55 MPa和200℃/55 MPa条件下的蠕变机制分别为位错攀移和Power-Law方程失效.Mg-5.5Zn-(1.5,3.5)Y两种合金在175~200℃/50~60 MPa范围下的蠕变机制是位错粘滞运动.     

沥青混合料小梁蠕变试验与数值分析

蠕变性能是评价沥青混合料的重要指标之一.利用三分点小梁弯曲试验对沥青混合料的蠕变性能进行研究,探讨加载水平对蠕变曲线的影响.通过对试验蠕变曲线的拟合,获取沥青混合料的粘弹性参数,利用有限元方法对沥青混合料小梁的弯曲蠕变试验进行数值模拟,得出不同温度及不同荷载条件下沥青混合料小梁蠕变规律,并与试验结果进行比较.研究表明,同一温度下,随着应力水平的增大,永久变形会随之增大,且稳定期应变发展速率也会增大;粘弹性数值分析结果与试验结果吻合良好,可以反映沥青混合料蠕变前2个阶段的变形特征.     

多孔铜合金高温压缩蠕变行为的数值模拟

采用RDL05电子蠕变疲劳试验机,在不同温度（550,600,650,700℃）以及不同应变速率（10-4,10-3,10-2／s）条件下对多孔铜合金进行高温压缩实验,获得多孔铜合金真应力一应变曲线,计算并得到相应温度下的蠕变本构方程．采用ANSYS软件对多孔铜合金进行高温压缩蠕变模拟,研究了孔径、载荷、孔形等因素对多孔铜合金蠕变性能影响．研究结果表明,孔径越大,温度、载荷越高,多孔铜合金蠕变变形越大,蠕变速率更快,蠕变性能越不稳定;在蠕变过程中,内棱孔壁处容易引起应力集中;孔隙形貌对多孔铜合金结构影响很大,随着孔形边数的增加,多孔铜合金结构越不稳定;在相同载荷下,三角形孔压缩量最小,圆形孔压缩量最大．     

两种铁基和镍基高温合金在复杂应力条件下的蠕变及断裂

本文研究了一种铁基合金GH_(132)在650℃和一种镍基GH_(33)A合金在750℃的纯蠕变及复杂应力条件下的蠕变及断裂。提出无论是低强度高塑性的GH_(132)合金还是高强度低塑性的GH_(33)A合金在蠕变——疲劳交互作用的复杂应力条件下都将会不同程度地导致材料的弱化而引起过早的断裂。而且这种弱化随应力的升高而加剧。在固定平均应力条件下叠加一个交变应力的动态蠕变与恒定应力的静态蠕变相比较将促使断裂寿命降低。此乃是叠加疲劳促进蠕变断裂的结果。交变应力振幅较小时,对稳态蠕变速率影响不大,控制蠕变第Ⅱ阶段的主要因素是平均应力,但交变应力的振幅较大时将使稳态蠕变速率大大增加。复合交变应力能促进蠕变第Ⅲ阶段的过早来临和试样的过早断裂。     

深部花岗岩50℃卸荷蠕变试验研究

为研究深部花岗岩在温度作用下的卸荷蠕变特性,采用岩石全自动三轴流变仪开展了花岗岩在温度50℃、围压10、20、30 MPa条件下的卸荷蠕变试验,分析了花岗岩高温卸荷蠕变特征、宏观破坏模式和微细观损伤破坏机理.试验结果表明:在温度效应条件下,花岗岩高压卸荷蠕变会产生较大变形;50℃卸荷蠕变条件下,花岗岩的蠕变性能随着围压的卸载而呈指数变化,初始卸荷围压越高,花岗岩越早出现蠕变变形;花岗岩高温卸荷蠕变破坏模式主要为共轭剪切破坏,蠕变作用促使岩石内部损伤裂隙扩展并形成裂隙面而失效破坏;岩石高温卸荷蠕变破坏强度约为常温三轴强度的1/3,其黏聚力和内摩擦角也比常规指标减少30%以上.     

拉森-米勒蠕变寿命预测方法的研究

从微观失效机理和宏观蠕变性能的角度,分析了拉森-米勒参数与应力之间的关系,导出了两个（指数型和对数型）蠕变寿命预测公式．经实验数据测定,指数型具有较高的精度．为由短期蠕变数据外推长期蠕变寿命,提供了一种新方法．     

FRP增强胶合木拱的蠕变性能

通过胶合木拱蠕变试验研究长期荷载作用下胶合木拱的蠕变性能。开展有无纤维增强材料(FRP)增强的6根胶合木拱的蠕变性能试验。结果表明:加载应力对蠕变有重要影响,加载应力水平从30%提高到50%后,花旗松胶合木拱初始位移增加了46.92%;蠕变位移增加了29.64%;采用FRP增强可有效抑制蠕变变形,花旗松及速生杨木胶合木拱采用双层FRP增强后,初始位移均降低近80%,而蠕变位移分别降低了68.26%和45.84%。     

温度对平流层飞艇囊体材料蠕变性能的影响

蠕变是长航时平流层飞艇囊体材料的重要性能指标,对飞艇在长时间飞行中结构的稳定性具有重要意义。受限于蠕变试验设备及方法,飞艇囊体材料一般只进行常温的蠕变试验。为研究温度对平流层飞艇囊体材料的蠕变性能的影响,利用可控温的持久蠕变性能测试仪,将蠕变试验温度分别设置为-50、23、60℃,通过持久蠕变试验方法测试不同温度状态下平流层飞艇囊体材料的蠕变性能,计算了囊体材料的蠕变应变并给出了相应的蠕变曲线,分析了温度对平流层囊体材料蠕变性能的影响。结果表明:承力层为Vectran纤维的平流层飞艇囊体材料具有较低的蠕变率;相同应力状态下,蠕变的性能随温度而变化,温度越高,蠕变量越大,蠕变速度越快。可见温度对囊体材料的蠕变量和蠕变速度有明显的影响,在平流层飞艇的设计和分析中需将其作为参考指标。试验方法为平流层飞艇囊体材料的蠕变性能测试提供了新的试验途径,试验分析结果可应用于平流层飞艇的设计和囊体材料的研究,具有一定的工程应用价值。     

高温应变栅丝蠕变对应变测量精度影响与补偿

接触式应变测量是材料和构件高温力学行为研究的必要手段,其测量精度是高温应变测量领域关注的热点,而应变栅丝的高温蠕变性能是测量精度的主要影响因素.本文首先根据材料蠕变机理分析应变片的蠕变特性,搭建高温应变栅丝蠕变电测的系统,基于诺顿蠕变规律与试验的测量结果,建立应变栅丝的高温蠕变模型.论文基于应变栅丝蠕变输出有限元模型,对栅丝蠕变输出的影响因素进行研究;最后建立了高温应变蠕变补偿模型,以提高高温应变测量精度,并取得了试验验证.     

高强度Q460钢高温蠕变性能

为了研究高强度Q460钢的高温蠕变对钢结构抗火性能的影响,采用高温蠕变试验装置测试了高温下高强度Q460钢材在不同应力水平下的蠕变应变随时间的变化曲线.根据试验数据,在现有蠕变模型的基础上拟合了高强度Q460钢材的高温蠕变模型.在有限元结构分析中引入钢材高温材料力学性能和蠕变参数,分析了考虑高温蠕变后轴心受力Q460钢柱的抗火性能.研究表明,高强度Q460钢材在高温和应力作用下具有明显的蠕变变形,在同一温度和时间下,蠕变应变随应力水平的提高明显增加;考虑蠕变效应后,在标准(ISO-834)的升温条件下,钢柱的耐火极限明显降低;在恒定温度下,钢柱的极限承载力随着时间的增加急剧降低,因而结构的抗火承载力设计需要考虑受火时间的影响.     

蠕变局部损伤开裂的有限元模型

建立了蠕变局部损伤法模型,并给出单元进入损伤态的判据和失效的临界拉伸应变条件,局部蠕变损伤理论的实质就是试样是多种不同蠕变性能材料的统一,并由蠕变应力再分布得到证实,应用有限元对双缺口圆试样作了蠕变局部损伤分析,启裂时间和断裂蠕变应变值均与实验结果相吻合。     

自由无束缚铝薄膜的高温变形和断裂行为

进行了7～500μm厚度的自由无束缚铝合金薄膜在高温和恒载荷下的蠕变实验,研究了高温蠕变速率与薄膜厚度和晶粒大小的关系.在变形机理图中表示了该实验的位置,分析了变形的机理;观察了蠕变断口的形貌,分析了蠕变寿命与蠕变速率的关系.结果表明,自由无束缚薄膜的蠕变规律随厚度(h)和晶粒尺寸(d)的变化而变化,在h/d<1时,蠕变速率与厚度和晶粒大小有较强的依存关系,显示不同于块状材料的特征.     

基于P91钢的蠕变损伤模型比较

利用P91钢在853K、893K温度条件下的单轴蠕变拉伸试验数据,结合KachanovRabotnov蠕变损伤模型、Liu and Murakami蠕变损伤模型和双曲正弦损伤蠕变模型对其进行蠕变损伤行为和蠕变寿命分析。结果表明,在853,893K温度下对P91钢的蠕变损伤行为及蠕变寿命进行评估和预测时,双曲正弦蠕变模型与试验结果吻合程度最好,Liu and Murakami蠕变模型次之,Kachanov-Rabotnov模型精度一般。     

焦炭塔塔体材料的持久强度研究

温度、应力是影响焦炭塔剩余寿命的两个重要因素,将Larson-Miller方程应用于焦炭塔塔体材料的持久强度计算中,得到:(1)20g钢在485℃下的持久强度σ148×5105;(2)焦炭塔温差越高,其寿命越短。通过实例得出了Cr-Mo钢的Larson-Miller值。