316L鋼高溫疲勞蠕變共同作用下裂紋擴展速率研究.pdf

1、在石化、化工、電力等多個行業(yè)中很多機械裝備長期承受高溫和交變載荷作用，造成材料損傷產(chǎn)生裂紋并不斷擴展，最后引起泄露或爆炸，導致重大經(jīng)濟損失和人員傷亡等。各國學者已進行了較多的高溫疲勞構(gòu)件的剩余壽命評估技術(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展規(guī)律還沒有很好的解決。本文對316L鋼高溫疲勞蠕變共同作用下裂紋擴展速率進行研究。 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

2、展速率計算方法(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展速率的計算方法通過對316上奧氏體不銹鋼在400℃、550℃、600℃下疲勞裂紋擴展試驗的研究，得出了這三個溫度下用Paris公式表示的疲勞裂紋擴展速率。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。比較三個溫度下的

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

4、(SEM)對316L試樣斷口進行顯微分析，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℃下無保持時間試樣裂紋穩(wěn)態(tài)擴展時期斷口形貌比該溫度下帶有保持時間的試樣斷口更為連續(xù)些。400℃下無保持時間試樣的疲勞裂紋擴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，沒有二次裂紋，裂紋擴展方式以穿晶擴展為主。 針對多層包扎壓力容器的特點，本文也對多層容器深環(huán)焊縫中缺陷進行了分析和安全