超超临界锅炉管用钢焊接接头蠕变性能研究

发布时间：2017-10-12 18:33

  本文关键词：超超临界锅炉管用钢焊接接头蠕变性能研究

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【摘要】：T91钢因其优良的高温力学性能而在火电站超超临界锅炉的过热器、再热器和主蒸汽管道上得到了广泛的应用,自T91钢引进以来,其焊接工艺研究及焊接质量评定一直是人们研究的热点。焊缝金属的组织和性能均与母材存在差异,是容易出现问题的区域,因此通过研究焊接接头各区域的力学性能来评定焊接质量的优劣具有很重要的工程实际意义。本文通过显微组织观察、显微硬度测定、高温瞬时拉伸测试、微型杯突试验等,对T91钢焊接接头各区域的组织和力学性能进行研究,并采用微型杯突高温蠕变试验和传统单轴拉伸高温蠕变试验对T91钢及其焊接接头高温蠕变性能进行测定,得出主要研究结果如下：T91钢及其焊接接头的正火回火组织主要为板条马氏体,且马氏体内部存在高密度位错；焊缝和热影响区的晶粒比母材粗大。T91钢焊缝区的硬度较母材高,熔合线的硬度最高。焊接接头微型杯突力学性能试验结果与显微维氏硬度试验结果比较吻合。微型杯突高温蠕变试验结果表明：微型杯突高温蠕变试验得到的中心挠度与时间的变化曲线具有传统单轴拉伸高温蠕变曲线类似的“三段式”特征；在相同试验温度和试验载荷下,粗晶区和焊缝区的蠕变性能好于细晶区。根据L-M参数法建立了T91钢微型杯突高温蠕变试验中L-M参数与试验载荷之间关系：P(F)=-0.035(1g F)3+2.002(1g F)2-39.168(1gF)+256.125,r==0.992。并在相同断裂时间下,建立T91钢微型杯突高温蠕变试验的载荷和传统单轴拉伸高温蠕变试验应力的关系：F=2.62σ。通过Monkman-Grant方程建立了T91钢微型杯突高温蠕变试验的最小挠度率与断裂时间的关系：lg tF+1.0191gδM=-0.4081,并在相同的断裂时间下,建立了T91钢微型杯突高温蠕变试验与传统单轴拉伸蠕变试验之间挠度与应变的关系：εM=1.539δM1.011。微型杯突高温蠕变断口扫描分析得出T91钢焊接接头各区域微型杯突高温蠕变断裂类型均为微孔聚集型断裂。
【关键词】：T91钢 焊接接头 微型杯突法 蠕变性能 最小中心挠度 剩余寿命
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG407
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 前言9-10
• 1.2 T91钢简介10-13
• 1.2.1 T91钢中的合金化元素10-11
• 1.2.2 耐热钢中其它合金化元素的作用11
• 1.2.3 合金元素对T91钢焊缝组织和性能的影响11-12
• 1.2.4 T91钢焊接接头性能的基本要求12
• 1.2.5 T91钢的焊接问题12-13
• 1.3 蠕变13-15
• 1.3.1 蠕变曲线13-14
• 1.3.2 蠕变变形的机理14
• 1.3.3 蠕变断裂的机理14-15
• 1.3.4 蠕变试验15
• 1.3.5 持久试验15
• 1.4 微型杯突试验技术15-17
• 1.4.1 微型杯突试验的发展15-16
• 1.4.2 微型杯突高温蠕变试验技术16
• 1.4.3 微型杯突高温蠕变试验技术发展16-17
• 1.5 T91钢焊接接头高温蠕变性能国内外研究状况17-18
• 1.6 本文研究的目的和意义18-19
• 1.7 本文研究的主要内容19-20
• 2 试验材料及方法20-25
• 2.1 试验材料20-21
• 2.1.1 试验用T91钢管20
• 2.1.2 试验用焊接材料20-21
• 2.2 试验设备及方法21-25
• 2.2.1 金相组织观察21
• 2.2.2 透射电子显微镜的观察21
• 2.2.3 硬度试验21-22
• 2.2.4 微型杯突力学性能试验22-23
• 2.2.5 高温瞬时拉伸试验23
• 2.2.6 传统单轴拉伸高温蠕变试验23-24
• 2.2.7 断口扫描分析24-25
• 3 T91钢焊接接头的微观组织25-30
• 3.1 引言25
• 3.2 T91钢焊接接头热影响区的划分25
• 3.3 金相组织的观察25-27
• 3.4 透射电子显微镜观察27-29
• 3.5 本章小结29-30
• 4 T91钢高温力学性能30-38
• 4.1 引言30
• 4.2 T91钢高温瞬时拉伸力学性能测试30-31
• 4.3 T91钢传统单轴拉伸高温蠕变性能测试31-32
• 4.4 T91钢高温瞬时拉伸断口分析32-34
• 4.5 T91钢传统单轴拉伸高温蠕变试样断口扫描分析34-36
• 4.6 本章小结36-38
• 5 T91钢焊接接头显微硬度及微型杯突力学性能38-53
• 5.1 引言38
• 5.2 T91钢焊接接头显微硬度分布情况38-39
• 5.3 微型杯突常温力学性能测试39-43
• 5.4 微型杯突高温蠕变性能43-47
• 5.5 断口扫描分析47-51
• 5.5.1 微型杯突断口扫描分析47-48
• 5.5.2 微型杯突高温蠕变端口扫描分析48-51
• 5.6 本章小结51-53
• 6 微型杯突蠕变试验结果和传统单轴蠕变试验结果之间的关系53-60
• 6.1 前言53
• 6.2 Larson-Miller参数法53-56
• 6.3 T91钢的Monkman-Grant方程56-59
• 6.3.1 传统单轴拉伸高温蠕变试验的Monkman-Grant方程56-57
• 6.3.2 微型杯突高温蠕变试验的Monkman-Grant方程57-59
• 6.4 本章小结59-60
• 7 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65-67
• 致谢67-69

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 杨镇;王志文;;蠕变现象的小冲杆试验研究Ⅰ—关于蠕变曲线[A];第五届全国压力容器学术会议论文集[C];2001年

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本文编号：1020321