考慮拘束效應(yīng)的高溫下含缺陷P92管道壽命評估方法研究.pdf

1、拘束效應(yīng)是影響含缺陷結(jié)構(gòu)在高溫下裂紋起裂和擴(kuò)展的重要因素。裂紋深度和結(jié)構(gòu)幾何尺寸的變化都會引起裂紋尖端拘束效應(yīng)的變化，從而影響含缺陷結(jié)構(gòu)的剩余蠕變壽命。因此研究拘束效應(yīng)對蠕變裂紋擴(kuò)展的影響，建立考慮拘束效應(yīng)的壽命評估方法，對保證高溫下含缺陷結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行具有重要意義。本文以超超臨界火電機(jī)組用鋼P(yáng)92鋼為研究材料，結(jié)合試驗(yàn)手段以及數(shù)值模擬技術(shù)，定性和定量的研究了拘束效應(yīng)對蠕變裂紋擴(kuò)展的影響。
　　利用小沖孔蠕變試驗(yàn)技術(shù)，通過和相應(yīng)的

2、單軸蠕變試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，建立了小沖孔蠕變的載荷和應(yīng)力以及撓曲變形和應(yīng)變之間的轉(zhuǎn)換關(guān)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(xì)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(kuò)展試驗(yàn)，獲得了P92鋼各微區(qū)抗蠕變裂紋擴(kuò)展能力，得到了蠕變裂紋擴(kuò)展速率和高溫斷裂參量C*的關(guān)系。在相同的C*值下，最大的蠕變裂紋擴(kuò)展速率出現(xiàn)在細(xì)晶區(qū)中，細(xì)晶區(qū)的蠕變裂紋擴(kuò)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(qiáng)度和較高的拘束程度相關(guān)。
　　基于蠕變連續(xù)損傷力學(xué)，開發(fā)了蠕變裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬技術(shù)。有限元計算的裂紋擴(kuò)展情況和試驗(yàn)結(jié)果相一致，還清楚的反映了裂紋擴(kuò)展過程中裂紋尖端區(qū)域蠕變損傷、應(yīng)力以及應(yīng)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(jìn)行了蠕變裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，結(jié)果表明：裂紋深度以及試樣幾何尺寸變化引起的拘束效應(yīng)，對蠕變裂紋擴(kuò)展速率a和C*的關(guān)系具有重要影響。隨后，利用蠕變裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬技術(shù)，獲得了不同裂紋深度以及