P92钢蠕变疲劳交互作用的寿命预测方法陈立锋.pdfVIP

P92钢蠕变-疲劳交互作用的寿命预测方法 陈立锋，轩福贞，赵鹏 华东理工大学机械与动力工程学院 上海 200237 摘 要：本文从韧性耗竭理论和能量法则上分别提出了韧性耗竭修正法和回线能量修正法，通过 P92 钢625℃下应力控制的锯齿波加载试验，用此两模型对该钢的蠕变-疲劳交互作用进行了寿命预测，发现预 测结果与试验结果吻合较好，都位于1.25 倍误差带内，预测精度明显优于传统的时间分数法，延性耗竭法 和频率修正法。 关键词：P92 钢；韧性耗竭修正法；回线能量修正法；寿命预测 1.引言 P92 钢目前已成为超超临界机组厚壁部件和蒸汽管道的首选用钢，也是我国许多引进超超临界汽轮机 组的管道用钢。目前，尽管P92 钢在高温环境下的蠕变和纯疲劳性能已引起国内外研究及工程技术人员的 足够重视，并积累了大量的文献，但对于P92 钢蠕变-疲劳交互作用的寿命预测方面的研究却明显不足，给 高温部件的安全和可靠性带来了不安全因素。因此，研究该新型材料在蠕变疲劳交互作用下的寿命预测方 法，对超超临界发电装备的安全设计与制造更具有非常重要的意义。 本文从韧性耗竭理论和能量法则上分别提出的韧性耗竭修正法和回线能量修正法，使之能用于应力控 制模式。通过P92 钢625℃下应力控制的锯齿波加载试验，用此两模型对该钢的蠕变-疲劳交互作用进行了 寿命预测，发现预测结果与试验结果吻合较好，都位于1.25 倍误差带内，预测精度明显优于传统的时间分 数法，延性耗竭法和频率修正法。 2.韧性耗竭修正法和回线能量修正法模型的建立 2.1 韧性耗竭修正法 Goswami Tanm [1]对Cr-Mo钢疲劳蠕变交互作用进行过大量研究，提出了一种新的韧性耗竭寿命预测模 型。该模型是在应变控制模式下、应变速率和粘性流的概念基础上建立起来的，适于应变控制下、塑性应 变占主要地位的Cr-Mo钢疲劳蠕变交互作用下的寿命预测。 假定高温环境下发生低周疲劳时，塑性应变占主要地位，高温低周疲劳和蠕变是通过粘性流的方式发 生交互作用，使损伤逐渐递增。提出用动粘性作为损伤参量，描述材料的流动行为，当材料提供粘性流的 能力耗竭时，材料即告失效。失效的判定条件为：材料的动粘性=材料韧性。动粘性的表达式为Δσ ⋅Δε / ε ， t 其中Δσ 为应力范围，Δε 为总应变范围，ε为应变速率。韧性为材料延性与循环强度的乘积，这里延性 t 的表达式为D N Δε ，循环强度以半寿命处饱和应力范围Δσ 表示。 p f p s 不同硬度的应力与应变速率之间具有指数为m 的比例关系，而材料的寿命是试验参数的函数，因此将 作者简介：陈立锋(1985-)，男，硕士生，研究方向为材料的蠕变-疲劳交互作用和寿命预测, E-mail: cliff1103@126.com - 1 - 应力与应变速率的指数关系转化为循环时间Δε / ε与寿命 的指数关系： N t f m (1) Δσ ⋅(Δε / ε) AΔε N Δσ t p f s ( )n 式中试验参数A来平衡方程两端的单位。将循环应力应变关系Δσ K Δε 代人上式，再对上式进