p92钢在蠕变—疲劳交互作用下的裂纹扩展行为研究

《p92钢在蠕变—疲劳交互作用下的裂纹扩展行为研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、P92钢在蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展行为研究StudyofCrackGrowthBehaviorinP92SteelunderCreep-FatigueInteraction学科专业：材料加工工程研究生：唐梦茹指导教师：荆洪阳教授天津大学材料科学与工程工程学院二零一五年十二月摘要随着我国工业的发展，许多大型设备长期在高温、高压工况下服役，往往这些设备和容器承受较高的温度和复杂载荷作用，它们的典型失效形式主要为疲劳、蠕变及蠕变-疲劳交互。材料在蠕变-疲劳交互作用下的损耗与破坏，不仅仅是单纯的蠕变或者疲劳所造成的，因此若单纯从蠕变或者疲劳方式研究材料的失效行为，已经不能满足材

2、料的可靠性研究。为保证高温结构结构完整性，研究高温蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展具有重要意义。本文主要以P92耐热钢为研究对象，开展了P92钢在630℃下蠕变-疲劳裂纹扩展试验研究，主要工作和结论如下：(1)基于所建立的蠕变-疲劳裂纹扩展试验系统，进行了P92钢在630℃下的应力控制的蠕变-疲劳裂纹扩展试验，研究不同保载时间、试样厚度与裂纹深度对蠕变-疲劳裂纹扩展行为的影响，研究发现，随着保载时间的增大，裂纹初始扩展阶段与稳定扩展阶段所占比例逐渐增加，在同一(C)下，裂纹扩展速率也tavg逐渐增大；在同一(C)下，裂纹深度a/w为0.35时的裂纹扩展速率最大；厚tavg0度7

3、.5mm与10mm对蠕变-疲劳裂纹扩展无影响，其裂纹扩展速率均大于试样厚度为5mm时的裂纹扩展速率。(2)P92钢在高温蠕变-疲劳交互作用下的断口主要表现为蠕变孔洞以及微裂纹；循环载荷作用在晶界产生复杂的应力，使得韧窝、孔洞的成核与聚集程度加强，造成孔洞大而深。微裂纹的形成可能是由于韧窝或蠕变孔洞发生强烈聚集，并快速长大，形成微裂纹。(3)P92钢在蠕变-疲劳交互作用下的断裂属于蠕变韧性断裂，应该用(C)tavg作为裂纹扩展的断裂参量；a-lg(N/N)曲线以及da/dN-N曲线中的拐点，分别if对应蠕变-疲劳裂纹萌生区向扩展区转变周次以及扩展区向瞬断区转变的周次(4)根据S

4、axena线性叠加模型，建立了P92钢在蠕变-疲劳交互下的裂纹扩展速率预测公式，在一定的误差范围内，Saxena线性叠加公式可以较好的预测裂纹扩展速率。关键词：P92钢；蠕变-疲劳交互；裂纹扩展；断口分析；断裂参量ABSTRACTManypressurevesselsandpressureequipmentsusuallyworkunderhightemperatureandcyclicloadingwiththedevelopmentoftheindustryinourcountry．Thetypicalfailuremodelsofthesevesselsandequip

5、mentaremainlycausedbyfatigue，creeportheirinteractionunderhightemperatureandcyclicloading.Thereasontothefailureundercreepandfatigueinteractionisnotinducedbypurecreeporpurefatigue,thuscrackpropagationofcreep-fatigueinteractionispaidattentionfortheaimofensuringhightemperaturestructureintegrity

6、,Inthispaper,crackgrowthtestofP92steelundercreep-fatigueinteractionwasinvestigated.Themainworkandconclusionsareasfollows:(1)Creep-fatigueinteractiontestsofP92steelat630℃understress-controlledwerecarriedoutandtheeffectofdifferentdwelltime,thicknessandcrackdepthoncreep-fatiguecrackgrowthwasst

7、udied.Thestudyshowsthatwiththeincreasingofdwelltime,theratioofinitialandsteadycrackgrowthisdecreasing;withtheincreasingofcrackdepth,thebreakinglifeisdecreasing.Andthe0.35ofcrackdepthisthelargest;andthetensionthicknessof7.5mmand10mmhavelittledifferenceonc