復(fù)雜應(yīng)力下電站部件蠕變損傷及微觀組織演變的研究.pdf

1、隨著全球范圍內(nèi)能源緊張、環(huán)境惡化、氣候變暖等問題的日益突出，發(fā)展低能耗、低排放、低污染的低碳科技已經(jīng)成為人們的共識。超（超）臨界發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率高、污染物排放低，是我國電力行業(yè)發(fā)展低碳科技的重要組成之一。然而，大容量、高參數(shù)的機(jī)組意味著電站部件的服役條件更為惡劣，由于幾何尺寸、載荷類型、所處環(huán)境等影響，實(shí)際構(gòu)件大多受到復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，蠕變是過熱器、再熱器及其聯(lián)箱等部件發(fā)生失效的主要原因之一。而P92鋼以其優(yōu)良的焊接性、高溫強(qiáng)度

2、和蠕變性能等，成為超（超）臨界燃煤發(fā)電機(jī)組高溫受熱面的常用鋼之一。研究復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下P92鋼的蠕變損傷擴(kuò)展和微觀組織演變規(guī)律是對燃煤發(fā)電機(jī)組高溫部件進(jìn)行壽命預(yù)測的關(guān)鍵部分，對發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴完成不同溫度、不同應(yīng)力水平下標(biāo)準(zhǔn)光滑試樣的單軸蠕變試驗(yàn)，從微觀角度上分析光滑試樣的蠕變斷裂機(jī)制;建立Norton-Bailey andKachanov-Robotnov蠕變本構(gòu)模型，明確模型的參數(shù)

3、確定方法，并對其有效性進(jìn)行驗(yàn)證，為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。⑵進(jìn)行多軸蠕變試驗(yàn)及模型的研究。完成不同應(yīng)力、不同缺口銳度下的雙缺口蠕變試驗(yàn)，從宏觀和微觀兩個尺度上對蠕變結(jié)果進(jìn)行分析;采用修正后的Kachanov-Robotnov模型預(yù)測P92鋼缺口試樣蠕變損傷的發(fā)展過程，得到試樣內(nèi)部應(yīng)力與損傷的分布及演變規(guī)律;基于應(yīng)變耗竭理論，引入延性耗竭的概念，將連續(xù)損傷力學(xué)與孔洞長大理論相結(jié)合，建立可以描述P92鋼蠕變行為的延性耗竭模型，并完成對延性耗

4、竭模型的驗(yàn)證;結(jié)合蠕變試驗(yàn)微觀結(jié)果與有限元數(shù)值模擬結(jié)果，對比分析了多軸度對P92鋼斷裂韌性、微觀孔洞和硬度分布的影響。⑶基于P92鋼高溫蠕變的損傷機(jī)理，引入具有實(shí)際物理意義的損傷變量，建立基于微觀機(jī)制的多損傷變量蠕變本構(gòu)模型，確定出模型參數(shù)，并對模型的有效性加以驗(yàn)證;進(jìn)行P92鋼光滑試樣和雙缺口試樣的蠕變中斷試驗(yàn)，對蠕變過程中的析出相、孔洞進(jìn)行定量化統(tǒng)計(jì);采用該模型對P92鋼缺口試樣的蠕變損傷演變進(jìn)行預(yù)測，損傷值的預(yù)測結(jié)果與P92鋼中斷