超高压管式反应器用钢蠕变行为研究

发布时间：2023-02-28 17:51

　　随着我国在役超高压聚乙烯管式反应器服役时间的不断增长,管式反应器的安全运行受到越来越多研究者的关注。反应器运行期间,由聚乙烯热分解引发的短时超温会使反应管受到机械损伤与热损伤。为准确评估聚乙烯管式反应器的寿命,保证其安全高效运行,对超温作用下反应器材料的蠕变性能和损伤情况的研究显得尤为重要。本文以超高压聚乙烯管式反应器所用材料30CrNiMo8钢为研究对象,研究其在不同温度、时间和应力下的微观组织、硬度变化和断口形貌及蠕变损伤行为,建立适用该材料的蠕变寿命预测模型和损伤判定方法。论文的主要内容如下:首先,对30CrNiMo8钢进行拉伸性能测试、材料成分分析、硬度测试,了解了材料的基本力学性能。结果表明,30CrNiMo8钢的力学性能与AISI4340钢相似。其次,完成不同温度和应力条件下的单轴蠕变试验,分析蠕变结果,探索材料的蠕变变形机制,并从微观角度分析材料的显微组织变化和蠕变断裂机制。结果表明,在550℃时,蠕变变形机制为位错攀移,在600℃时,此时的蠕变变形机制以位错滑移为主。而蠕变断裂机制为韧性断裂。再次,开展对θ映射法预测材料蠕变寿命的研究,建立预测蠕变寿命的修正θ映射法。接...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 蠕变试验研究现状
        1.2.2 蠕变寿命预测研究现状
        1.2.3 短时超温研究现状
    1.3 研究内容与目标
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究目标
第二章 30CrNiMo8钢高温蠕变试验研究
    2.1 金属材料的蠕变
        2.1.1 典型蠕变曲线
        2.1.2 蠕变基本理论
    2.2 试验材料
        2.2.1 原始材料
        2.2.2 化学成分
        2.2.3 材料硬度
        2.2.4 室温拉伸性能
    2.3 反应管运行参数与内壁处应力分析
        2.3.1 反应管运行参数
        2.3.2 反应管内壁处应力分析
    2.4 蠕变试验方法
        2.4.1 蠕变参数的选择
        2.4.2 试验方法
    2.5 蠕变试验结果
    2.6 蠕变试验数据分析
        2.6.1 稳态蠕变速率
        2.6.2 Norton模型与蠕变应力
        2.6.3 蠕变变形机制探讨
    2.7 单轴蠕变微观形貌研究
        2.7.1 截面金相微观形貌
        2.7.2 断口形貌
        2.7.3 能谱分析
    2.8 本章小结
第三章 30CrNiMo8钢蠕变本构模型研究
    3.1 基于外推参数法的蠕变本构模型
        3.1.1 θ映射法
        3.1.2 θ映射法预测结果
        3.1.3 修正的θ映射法
        3.1.4 修正的θ映射法预测结果
        3.1.5 两种θ映射法的对比
    3.2 基于CDM方法的蠕变损伤模型
        3.2.1 损伤模型的建立
        3.2.2 模型参数的确定与验证
    3.3 本章小结
第四章 超温对反应管材料组织及蠕变性能的影响
    4.1 短时超温试验
    4.2 不同温度下的短时超温试验
        4.2.1 原始显微组织
        4.2.2 金相组织
        4.2.3 超温对晶粒尺寸的影响
    4.3 不同时间下短时超温结果
        4.3.1 金相组织
        4.3.2 SEM观察
    4.4 超温与硬度的关系
    4.5 短时超温对材料蠕变性能的影响
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 主要创新点
    5.3 研究展望
参考文献
致谢
个人简历
在硕士期间发表的论文



本文编号：3751580