考慮拘束效應的高溫下含缺陷P92管道壽命評估方法研究.pdf

1、拘束效應是影響含缺陷結構在高溫下裂紋起裂和擴展的重要因素。裂紋深度和結構幾何尺寸的變化都會引起裂紋尖端拘束效應的變化，從而影響含缺陷結構的剩余蠕變壽命。因此研究拘束效應對蠕變裂紋擴展的影響，建立考慮拘束效應的壽命評估方法，對保證高溫下含缺陷結構的安全運行具有重要意義。本文以超超臨界火電機組用鋼P92鋼為研究材料，結合試驗手段以及數值模擬技術，定性和定量的研究了拘束效應對蠕變裂紋擴展的影響。
　　利用小沖孔蠕變試驗技術，通過和相應的

2、單軸蠕變試驗結果進行對比，建立了小沖孔蠕變的載荷和應力以及撓曲變形和應變之間的轉換關系，獲得了P92鋼焊接接頭各微區(qū)如母材、焊縫金屬、粗晶區(qū)和細晶區(qū)的蠕變性能。
　　采用初始裂紋位于焊接接頭不同微區(qū)的蠕變裂紋擴展試驗，獲得了P92鋼各微區(qū)抗蠕變裂紋擴展能力，得到了蠕變裂紋擴展速率和高溫斷裂參量C*的關系。在相同的C*值下，最大的蠕變裂紋擴展速率出現在細晶區(qū)中，細晶區(qū)的蠕變裂紋擴展速率值是母材的2倍左右，主要和這個區(qū)域具有比較低蠕變

3、強度和較高的拘束程度相關。
　　基于蠕變連續(xù)損傷力學，開發(fā)了蠕變裂紋擴展數值模擬技術。有限元計算的裂紋擴展情況和試驗結果相一致，還清楚的反映了裂紋擴展過程中裂紋尖端區(qū)域蠕變損傷、應力以及應變的變化情況。
　　利用不同裂紋深度以及不同幾何尺寸的試樣進行了蠕變裂紋擴展試驗，結果表明：裂紋深度以及試樣幾何尺寸變化引起的拘束效應，對蠕變裂紋擴展速率a和C*的關系具有重要影響。隨后，利用蠕變裂紋擴展數值模擬技術，獲得了不同裂紋深度以及