耐热钢寿命预测的z参数方法及应用

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1、大连理工大学硕七学位论文摘要许多工程构件和结构都同时承受着高温高压的作用，尤其是热电厂、锅炉、石油／石化及其它工业领域。在长期服役下，由于微观组织的变化和损伤的积累，这些构件的机械性能会恶化，最终造成构件失效，而蠕变则是高温构件破坏的主要因素。基于安全性和经济性的考虑，蠕变寿命和损伤的评估一直是高温材料使用中备受关注的焦点。本文在探讨了常用耐热钢寿命预测及损伤评估的基本策略的基础上，提出了Z参数方法。并以石化、蒸汽锅炉装置中常用的HK40、5Cr-0．5Mo、GHl45和30CrlMolV等耐热钢为例，利用

2、Z参数法进行持久性能的可靠性分析、寿命预测及损伤评估。研究结果表明：1．利用z参数方法实现了持久寿命的可靠性评估。对于某一状态的材料，z参数的数值表示了数据点偏离性能主曲线的程度，因此z参数的分布可以表征持久性能数据的分散性。由于材料数据本身的分散性，预测的结果与可靠性密切相关。结合蠕变损伤评估常用的Robinson法则对几种钢的新管数据及实际服役数据进行分析，结果表明，持久寿命与损伤的数值与所选取的可靠度相关。2．对于具有不同损伤状态的材料，Z参数的平均值可以表征材料的损伤程度。比较HK40钢不同管段和不

3、同服役时间的蠕变持久性能数据曲线和Z参数值之间的关系，很好地证明了z参数与蠕变持久性能恶化之间存在着紧密的联系。z参数和服役时间之间关系的三个阶段表明在初始服役阶段持久性能迅速降低，接着是一个相对比较稳定的阶段；当微观组织损伤达到一定程度，持久性能就会发生严重恶化。3．基于固有频率和弹性模量的变化得到了Z参数和损伤系数D之间的关系，这一关系表明利用测量材料的动态参数(例如固有频率)来评估持久强度恶化程度是可行的。4．实现了考虑组织老化影响作用的z参数模型初探。基于经验关系得到了考虑组织老化因素和空洞、微裂纹

4、等断裂损伤的z参数简单叠加模型。关键词；蠕变；耐热钢；寿命预测；损伤评估；z参数耐热钢寿命预测的z参数方法及应用Z—parameterMethodforLifePredictionanditsApplicationofHeat．resistantSteelsAbstractManyengineeringcomponentsandstructuresaresubjectedtohightemperaturesandpressuressimultaneously，especiallyinthermalpower

5、plants，boilers，petroleum／petrochemicalandotherprocessindustries．Theirmechanicalcharacteristicsaresubjectedtodeteriorationduringlong—termserviceexposureduetOmicrostructualdegradationandtheaccumulationofdamage．Thesecomponentsandstructureswillcometofailurefma

6、llyandcreepisthemainfactor．Creeplife勰ssmemanddamageevaluationofhigh-temperaturematerialsaremajorconcernbecanseofsafetyandeconomicreasons．AZ-parametermethodisproposedbasedonthestudyoflifeassessmentanddamageevaluationstrategyofmajorheat-resistantsteels．11lis

7、paperismainlyconcerned埘t11reliabilityanalysisofcreepruptureproperty，lifepredictionanddamageevaluationofheat—resistantsteelsbasedontheZ-parametermethod．suchasHK40、5Cr-0．5Mo、GHl45and30CrlMolVsteelswhicharewidelyusedinpetrochemicalandsteamboilerplants．Theresu

8、ltsshowthat：1．111eZ．parametermethodCancharacterizethereliabilityevaluationofcreeprupturelire．Foramaterialwiththesamedamagestate，thevalueofZ—parameterreflectsthedeviationofdatapointfromthemastercurve．Therefore