316L鋼高溫疲勞蠕變共同作用下裂紋擴(kuò)展速率研究.pdf

1、在石化、化工、電力等多個(gè)行業(yè)中很多機(jī)械裝備長(zhǎng)期承受高溫和交變載荷作用，造成材料損傷產(chǎn)生裂紋并不斷擴(kuò)展，最后引起泄露或爆炸，導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡等。各國(guó)學(xué)者已進(jìn)行了較多的高溫疲勞構(gòu)件的剩余壽命評(píng)估技術(shù)的研究，取得了不少研究成果但在疲勞和蠕變共同作用下的裂紋擴(kuò)展規(guī)律還沒(méi)有很好的解決。本文對(duì)316L鋼高溫疲勞蠕變共同作用下裂紋擴(kuò)展速率進(jìn)行研究。 分析了高溫疲勞蠕變共同作用條件下蠕變所造成的損傷，提出了基于蠕變損傷得到的蠕變裂紋擴(kuò)

2、展速率計(jì)算方法(da/dN)<,c>=D<,c>/D<,0>。給出了高溫疲勞蠕變共同作用條件下裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算方法通過(guò)對(duì)316上奧氏體不銹鋼在400℃、550℃、600℃下疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)的研究，得出了這三個(gè)溫度下用Paris公式表示的疲勞裂紋擴(kuò)展速率。發(fā)現(xiàn)Paris公式中的指數(shù)變化隨著溫度的增高而減少，550℃和600℃的Paris指數(shù)明顯低于400℃下的Paris指數(shù)，系數(shù)變化范圍也較大，并且隨著溫度的增高而增大。比較三個(gè)溫度下的

3、疲勞裂紋擴(kuò)展速率，在△K介于25～45MPa·m<'1/2>之間時(shí)，三個(gè)不同溫度下的疲勞裂紋擴(kuò)展速率差別很小。 通過(guò)對(duì)316L奧氏體不銹鋼在溫度為400℃時(shí)帶有30s保持時(shí)間的疲勞蠕變裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)的研究，發(fā)現(xiàn)疲勞蠕變共同作用下裂紋擴(kuò)展速率比該溫度下無(wú)保持時(shí)間時(shí)的裂紋擴(kuò)展速率要大些。由于裂紋尖端應(yīng)力水平較高，導(dǎo)致蠕變損傷，使裂紋擴(kuò)展速率增加。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的基于損傷的高溫疲勞蠕變裂紋擴(kuò)展速率計(jì)算方法。 利用掃描電鏡

4、(SEM)對(duì)316L試樣斷口進(jìn)行顯微分析，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的改變，316L鋼的斷口形貌變化不大，都具有明顯的韌性疲勞輝紋，氧化程度小。400℃下無(wú)保持時(shí)間試樣裂紋穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展時(shí)期斷口形貌比該溫度下帶有保持時(shí)間的試樣斷口更為連續(xù)些。400℃下無(wú)保持時(shí)間試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展路徑前半段較為平滑，而后半段尤其是裂紋尖端有一些曲折，沒(méi)有二次裂紋，裂紋擴(kuò)展方式以穿晶擴(kuò)展為主。 針對(duì)多層包扎壓力容器的特點(diǎn)，本文也對(duì)多層容器深環(huán)焊縫中缺陷進(jìn)行了分析和安全