本文關(guān)鍵詞：2.25Cr1MoV鋼高溫低周疲勞及疲勞蠕變交互作用的研究

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【摘要】：加氫裝置是石化行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備,加氫設(shè)備長期工作在高溫、高壓臨氫環(huán)境中。隨著我國石化行業(yè)的發(fā)展,加氫裝置趨于大型化,操作環(huán)境也愈來愈苛刻,對設(shè)備的安全性提出了更高的要求,這些設(shè)備一旦失效,將會給人員安全和國家財產(chǎn)帶來嚴(yán)重的損失。疲勞、蠕變及其交互作用是高溫高壓環(huán)境下結(jié)構(gòu)失效的典型模式,對設(shè)備的安全運行至關(guān)重要,幾十年來是各國學(xué)者一直面臨的難題。2.25Cr1MoV鋼是一種新開發(fā)的加氫反應(yīng)器用鋼,釩元素的加入使其相對傳統(tǒng)的2.25Cr1Mo鋼具有更好的高溫力學(xué)性能和抗氫腐蝕性能。本文以2.25Cr1MoV鋼為研究對象,對其進(jìn)行了高溫條件下應(yīng)變控制的單軸拉伸試驗、低周疲勞試驗和疲勞蠕變交互試驗。研究了溫度和平均應(yīng)變對材料高溫低周疲勞行為的影響,對材料在疲勞蠕變交互條件下的損傷機理和壽命預(yù)測進(jìn)行了討論。試驗結(jié)果表明(1)試驗溫度由室溫升高到的455℃時,2.25Cr1MoV鋼的強度和塑性均有所降低。在455℃條件下,材料具有一定的率相關(guān)性。(2)455℃時,2.25Cr1MoV鋼表現(xiàn)出明顯的循環(huán)軟化特性和Masing特性,Manson-Coffin方程和塑性應(yīng)變能法對材料低周疲勞壽命都具有一定的預(yù)測精度。(3)355℃-555℃溫度范圍內(nèi),隨著溫度升高,材料表現(xiàn)出循環(huán)軟化加速,循環(huán)穩(wěn)定塑性應(yīng)變能變大,疲勞壽命降低的趨勢。但在455℃時,材料由于動態(tài)應(yīng)變時效作用使得材料抵抗循環(huán)變形能力有所提升,循環(huán)應(yīng)力幅和塑性應(yīng)變能相對于355℃時變化不大。(4)455℃時改變應(yīng)變比引入平均應(yīng)變會產(chǎn)生初始平均應(yīng)力,但對材料的循環(huán)軟化特性沒有影響,不同應(yīng)變比條件下的循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)曲線基本重合,塑性應(yīng)變能相差不大,疲勞壽命基本一致。(5)455℃和555℃溫度下,材料表現(xiàn)出明顯的疲勞蠕變交互作用,疲勞壽命隨著保持時間的增加明顯降低,相同保持時間下拉伸和壓縮組合保持損傷最大,拉伸保持影響次之,壓縮保持損傷最小。通過分析疲勞蠕變交互機理,提出了修正的塑性應(yīng)變能法,結(jié)果表明該方法對材料疲勞蠕變交互作用下的疲勞壽命具有一定的預(yù)測能力。
【關(guān)鍵詞】：2.25Cr1MoV 低周疲勞 平均應(yīng)變 蠕變疲勞 壽命預(yù)測
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 研究背景9
• 1.2 加氫反應(yīng)器及其制造材料的發(fā)展9-11
• 1.3 金屬疲勞的研究11-14
• 1.3.1 金屬疲勞的破壞機理及主要影響因素11-12
• 1.3.2 總壽命法疲勞壽命預(yù)測研究12-14
• 1.4 疲勞-蠕變交互作用的研究14-21
• 1.4.1 疲勞-蠕變交互作用研究方法15-16
• 1.4.2 疲勞-蠕變交互作用機理16-17
• 1.4.3 疲勞-蠕變交互作用壽命預(yù)測方法17-21
• 1.5 本文研究內(nèi)容21-22
• 第二章 單軸拉伸與低周疲勞試驗研究22-48
• 2.1 試驗材料與試樣加工22-24
• 2.1.1 試驗材料22-23
• 2.1.2 試樣設(shè)計與試驗設(shè)備23-24
• 2.2 單軸拉伸試驗24-26
• 2.3 低周疲勞試驗26-38
• 2.3.1 試驗條件26-28
• 2.3.2 循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)28-30
• 2.3.3 循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變曲線30-31
• 2.3.4 材料Masing特性31-33
• 2.3.5 疲勞壽命預(yù)測33-38
• 2.4 溫度對低周疲勞行為的影響38-40
• 2.4.1 溫度對循環(huán)應(yīng)力的影響38-39
• 2.4.2 溫度對疲勞壽命的影響39-40
• 2.5 平均應(yīng)變對低周疲勞行為的影響40-46
• 2.5.1 不同應(yīng)變比下的循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)41-43
• 2.5.2 不同應(yīng)變比下的循環(huán)塑性應(yīng)變能43-44
• 2.5.3 不同應(yīng)變比下的疲勞壽命44-45
• 2.5.4 疲勞斷口分析45-46
• 2.6 本章小結(jié)46-48
• 第三章 蠕變疲勞交互作用試驗研究48-62
• 3.1 疲勞蠕變交互試驗48-49
• 3.2 疲勞蠕變交互作用下的循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)49-53
• 3.3 疲勞蠕變交互作用下的疲勞壽命53-54
• 3.4 疲勞斷口微觀分析54-56
• 3.5 疲勞蠕變壽命預(yù)測56-60
• 3.6 本章小結(jié)60-62
• 第四章 結(jié)論與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-71
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明71-72
• 致謝72-73

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1 陳國良,何慶復(fù),高良,章守華,常逢元,趙玉才;熔鑄盤疲勞蠕變交互作用第一類斷裂特征圖(疲勞蠕變交互作用之二)[J];北京鋼鐵學(xué)院學(xué)報;1986年02期

2 陳學(xué)東;范志超;江慧豐;董杰;;復(fù)雜加載條件下壓力容器典型用鋼疲勞蠕變壽命預(yù)測方法[J];機械工程學(xué)報;2009年02期

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4 楊王s，

本文編號：717297