P91钢蠕变过程中组织演化动力学及其表征技术

发布时间：2022-10-06 10:32

　　由于环境污染与能源短缺等问题的日益凸显,超（超）临界火电机组已成为我国现代火力发电的必然要求。为了保证相关基础设施的可靠运行,需要及时对服役构件的安全状态进行精准评估。本文在系统考察P91钢蠕变过程中多种微观组织演化历程的基础上,结合动力学分析构建了改进的连续介质损伤力学（Continuum Damage Mechanics,CDM）模型,并对其600℃下的短时蠕变行为进行模拟。随后,借助X射线衍射和传统超声检测等技术表征了蠕变过程中的位错密度变化。最后,利用改进CDM模型的计算结果详细探讨了蠕变过程中相关组织演化行为的物理本质,进而为实现高温服役构件的蠕变状态评估和剩余寿命精准预测进行了有益探索。具体研究内容与主要结论如下:（1）利用高温单轴拉伸试验,获取P91钢在600℃下的高温力学性能参数,例如屈服强度?0.2、抗拉强度?b、弹性模量E;通过高温蠕变持久与间断试验,分别得到P91钢在给定条件下的完整蠕变曲线、蠕变断裂时间以及具有不同蠕变状态的损伤试样;（2）结合光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）等分析手段,系统考察了P91钢蠕变过程中内部多种微观组织的变化现象。结果显示... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 选题背景与意义
    1.3 蠕变概述
        1.3.1 蠕变曲线
        1.3.2 蠕变机制
        1.3.3 蠕变过程中微观组织演化行为
    1.4 微观组织演化表征技术
        1.4.1 X射线衍射技术
        1.4.2 传统超声检测技术
    1.5 研究目标及技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
        1.5.3 研究目标
第二章 研究材料和实验方法
    2.1 研究材料
    2.2 高温蠕变试验
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 蠕变试样
        2.2.3 实验内容
    2.3 微观组织观察
        2.3.1 试样制备
        2.3.2 金相观察
        2.3.3 扫描电镜分析
    2.4 相关表征试验
        2.4.1 X射线衍射
        2.4.2 传统超声检测
第三章 高温蠕变试验
    3.1 高温单轴拉伸试验
    3.2 高温蠕变持久试验
    3.3 高温蠕变间断试验
    3.4 本章小结
第四章 组织演化动力学研究及改进CDM模型
    4.1 蠕变过程中微观组织演化行为
        4.1.1 金相观察
        4.1.2 扫描电镜观察
        4.1.3 断口形貌分析
    4.2 引入组织演化动力学改进CDM模型
        4.2.1 位错运动
        4.2.2 可动位错密度变化
        4.2.3 偶极子位错密度变化
        4.2.4 边界位错密度变化
        4.2.5 亚晶粒长大
        4.2.6 析出相粗化
        4.2.7 孔洞形核并长大
        4.2.8 蠕变应变
        4.2.9 改进CDM模型构建
    4.3 基于改进CDM模型的P91钢600℃短时蠕变行为模拟
        4.3.1 蠕变应变及蠕变速率曲线
        4.3.2 位错密度演化
        4.3.3 亚晶粒尺寸
        4.3.4 内应力与有效应力
        4.3.5 位错滑移速度和攀移速度
    4.4 改进CDM模型有效性验证
    4.5 本章小结
第五章 多尺度微观组织演化行为参数化表征
    5.1 X射线衍射参数表征
        5.1.1 X射线衍射图谱
        5.1.2 半高宽变化
        5.1.3 可动位错密度变化
    5.2 传统超声参数表征
        5.2.1 超声回波
        5.2.2 超声声速变化
        5.2.3 超声衰减现象
        5.2.4 超声衰减系数变化
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]9Cr-1Mo耐热钢蠕变过程中可动位错演化行为表征[J]. 刘剑秋,刘新宝,朱麟,郭苗苗,张琦.  西北大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]基于微观组织演化的P91钢长时蠕变寿命预测[J]. 朱麟,刘新宝,辛甜,潘成飞,刘剑秋.  材料导报. 2017(10)
[3]CDM模型对P91钢在600℃短时蠕变行为模拟的改进[J]. 潘成飞,刘新宝,朱麟,辛甜,刘剑秋.  西北大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]高温服役构件蠕变状态参数化表征技术研究进展[J]. 郝巧娥,朱麟,赵彩丽,潘成飞,辛甜,刘新宝.  全面腐蚀控制. 2016(04)
[5]1000MW超超临界燃煤机组二次再热技术现状及其市场前景分析[J]. 徐俊,刘启明,白英民,宋风强.  东方电气评论. 2015(03)
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[8]700℃超超临界发电技术进展[J]. 张勇,甄静.  化工装备技术. 2014(06)
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博士论文
[1]火力发电机组汽轮机高温部件变形及蠕变寿命的研究[D]. 郑善合.华北电力大学（北京） 2008

硕士论文
[1]高温构件蠕变状态表征技术研究[D]. 赵彩丽.西北大学 2015
[2]先进电站用耐热钢的持久寿命预测及组织稳定性研究[D]. 徐振.山东理工大学 2014
[3]超（超）临界用钢高温持久寿命外推方法的比较分析[D]. 刘春慧.大连理工大学 2013
[4]9-12%Cr铁素体/马氏体耐热钢的显微组织和力学性能研究[D]. 于君燕.山东理工大学 2008
[5]主蒸汽管道失效分析与寿命预测[D]. 朱敏.武汉理工大学 2002



本文编号：3686820