本文關(guān)鍵詞：P280GH碳錳鋼熱老化行為及疲勞壽命研究

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【摘要】：P280GH碳錳鋼主要用于生產(chǎn)壓水堆核電站核島用無縫鋼管,是一種RCC-M規(guī)范中規(guī)定的高溫特性的碳素鋼種,具有良好的綜合力學(xué)性能,被廣泛用于核電站的蒸汽系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。但是隨著服役時(shí)間的延長,P280GH鋼的性能會(huì)逐漸劣化而出現(xiàn)老化現(xiàn)象,嚴(yán)重影響核電站的安全運(yùn)行。因此,開展核電用P280GH鋼老化機(jī)理及疲勞壽命研究具有重要實(shí)際意義。本文對(duì)服役溫度為400℃加速老化時(shí)間分別為0h(原始態(tài))、300h、3000h、5000h和10000h的P280GH鋼進(jìn)行了金相實(shí)驗(yàn)、透射實(shí)驗(yàn),掃描電鏡、硬度測試、拉伸實(shí)驗(yàn)和沖擊實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)分析了該鋼在老化過程中的微觀組織變化和力學(xué)性能變化。通過微觀觀察可知P280GH鋼具有不規(guī)則鐵素體相和條帶狀或花邊狀珠光體相,隨著老化時(shí)間的延長,金相觀察發(fā)現(xiàn)組織變化不明顯,但是由透射電鏡可觀察到珠光體球化,鐵素體相內(nèi)和相界均出現(xiàn)析出物,并且位錯(cuò)密度變小。通過對(duì)P280GH鋼進(jìn)行硬度測試、沖擊實(shí)驗(yàn)和拉伸實(shí)驗(yàn)得到其硬度、沖擊韌性、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì),表現(xiàn)出老化(弱化)特征,拉伸和沖擊斷口微觀形貌為韌窩狀,塑性有略微提升,在韌窩底部有第二相粒子出現(xiàn)。以實(shí)驗(yàn)獲取的材料參數(shù)為基礎(chǔ),利用ABAQUS建立了P280GH鋼管模型,分別研究完整管和缺陷(氣孔)管在不同內(nèi)壓下的應(yīng)力變化,并利用Fatigue軟件對(duì)完整管和不同缺陷尺寸及缺陷位置的缺陷管的疲勞壽命進(jìn)行了模擬計(jì)算,為P280GH鋼管安全服役周期提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：P280GH碳錳鋼 熱老化 微觀組織 力學(xué)性能 數(shù)值模擬 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景與意義10-11
• 1.2 核電材料的國內(nèi)外研究狀況11-12
• 1.3 鋼材的熱老化研究12-14
• 1.3.1 鋼材料的熱老化機(jī)理12-14
• 1.3.2 熱老化對(duì)鋼材機(jī)械性能影響14
• 1.4 有限元在疲勞分析中的應(yīng)用14-16
• 1.5 課題來源及研究內(nèi)容16-17
• 第2章 試驗(yàn)技術(shù)和試驗(yàn)方法17-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料17
• 2.2 熱老化方案17
• 2.3 力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)17-20
• 2.3.1 硬度試驗(yàn)17-18
• 2.3.2 夏比沖擊試驗(yàn)18-19
• 2.3.3 微拉伸試驗(yàn)19
• 2.3.4 Gleeble熱拉伸試驗(yàn)19-20
• 2.4 組織形貌觀察20-22
• 2.4.1 金相組織觀察20-21
• 2.4.2 電鏡觀察21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 P280GH碳錳鋼熱老化的微觀組織分析23-36
• 3.1 金相組織分析23-26
• 3.2 透射實(shí)驗(yàn)分析26-35
• 3.2.1 老化P280GH碳錳鋼的亞結(jié)構(gòu)變化26-33
• 3.2.2 亞結(jié)構(gòu)的變化分析33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 熱老化對(duì)P280GH碳錳鋼的力學(xué)性能影響36-53
• 4.1 硬度分析36-39
• 4.1.1 洛氏硬度36-37
• 4.1.2 維氏硬度37-39
• 4.2 沖擊性能分析39-40
• 4.3 拉伸性能分析40-43
• 4.4 斷口分析43-52
• 4.4.1 沖擊斷裂機(jī)理的分析44-47
• 4.4.2 拉伸斷裂機(jī)理的分析47-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 P280GH碳錳鋼疲勞壽命仿真研究53-71
• 5.1 軟件介紹53-54
• 5.1.1 ABAQUS簡介53
• 5.1.2 MSC.Fatigue簡介53-54
• 5.2 有限元模擬54-56
• 5.2.1 有限元模型54-55
• 5.2.2 載荷歷程55-56
• 5.3 有限元數(shù)值仿真結(jié)果分析56-70
• 5.3.1 完整管疲勞壽命分析56-59
• 5.3.2 缺陷管疲勞壽命分析59-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果76-77
• 致謝77

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