P280GH碳锰钢热老化行为及疲劳寿命研究

发布时间：2017-09-27 06:38

  本文关键词：P280GH碳锰钢热老化行为及疲劳寿命研究

  更多相关文章： P280GH碳锰钢 热老化 微观组织 力学性能 数值模拟 疲劳寿命

【摘要】：P280GH碳锰钢主要用于生产压水堆核电站核岛用无缝钢管,是一种RCC-M规范中规定的高温特性的碳素钢种,具有良好的综合力学性能,被广泛用于核电站的蒸汽系统和辅助系统。但是随着服役时间的延长,P280GH钢的性能会逐渐劣化而出现老化现象,严重影响核电站的安全运行。因此,开展核电用P280GH钢老化机理及疲劳寿命研究具有重要实际意义。本文对服役温度为400℃加速老化时间分别为0h(原始态)、300h、3000h、5000h和10000h的P280GH钢进行了金相实验、透射实验,扫描电镜、硬度测试、拉伸实验和冲击实验,系统分析了该钢在老化过程中的微观组织变化和力学性能变化。通过微观观察可知P280GH钢具有不规则铁素体相和条带状或花边状珠光体相,随着老化时间的延长,金相观察发现组织变化不明显,但是由透射电镜可观察到珠光体球化,铁素体相内和相界均出现析出物,并且位错密度变小。通过对P280GH钢进行硬度测试、冲击实验和拉伸实验得到其硬度、冲击韧性、抗拉强度和屈服强度均呈下降趋势,表现出老化(弱化)特征,拉伸和冲击断口微观形貌为韧窝状,塑性有略微提升,在韧窝底部有第二相粒子出现。以实验获取的材料参数为基础,利用ABAQUS建立了P280GH钢管模型,分别研究完整管和缺陷(气孔)管在不同内压下的应力变化,并利用Fatigue软件对完整管和不同缺陷尺寸及缺陷位置的缺陷管的疲劳寿命进行了模拟计算,为P280GH钢管安全服役周期提供理论依据。
【关键词】：P280GH碳锰钢 热老化 微观组织 力学性能 数值模拟 疲劳寿命
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景与意义10-11
• 1.2 核电材料的国内外研究状况11-12
• 1.3 钢材的热老化研究12-14
• 1.3.1 钢材料的热老化机理12-14
• 1.3.2 热老化对钢材机械性能影响14
• 1.4 有限元在疲劳分析中的应用14-16
• 1.5 课题来源及研究内容16-17
• 第2章 试验技术和试验方法17-23
• 2.1 实验材料17
• 2.2 热老化方案17
• 2.3 力学性能实验17-20
• 2.3.1 硬度试验17-18
• 2.3.2 夏比冲击试验18-19
• 2.3.3 微拉伸试验19
• 2.3.4 Gleeble热拉伸试验19-20
• 2.4 组织形貌观察20-22
• 2.4.1 金相组织观察20-21
• 2.4.2 电镜观察21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 P280GH碳锰钢热老化的微观组织分析23-36
• 3.1 金相组织分析23-26
• 3.2 透射实验分析26-35
• 3.2.1 老化P280GH碳锰钢的亚结构变化26-33
• 3.2.2 亚结构的变化分析33-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第4章 热老化对P280GH碳锰钢的力学性能影响36-53
• 4.1 硬度分析36-39
• 4.1.1 洛氏硬度36-37
• 4.1.2 维氏硬度37-39
• 4.2 冲击性能分析39-40
• 4.3 拉伸性能分析40-43
• 4.4 断口分析43-52
• 4.4.1 冲击断裂机理的分析44-47
• 4.4.2 拉伸断裂机理的分析47-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 P280GH碳锰钢疲劳寿命仿真研究53-71
• 5.1 软件介绍53-54
• 5.1.1 ABAQUS简介53
• 5.1.2 MSC.Fatigue简介53-54
• 5.2 有限元模拟54-56
• 5.2.1 有限元模型54-55
• 5.2.2 载荷历程55-56
• 5.3 有限元数值仿真结果分析56-70
• 5.3.1 完整管疲劳寿命分析56-59
• 5.3.2 缺陷管疲劳寿命分析59-70
• 5.4 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果76-77
• 致谢77

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