2.25Cr1MoV钢高温低周疲劳及疲劳蠕变交互作用的研究

发布时间：2017-08-22 05:24

  本文关键词：2.25Cr1MoV钢高温低周疲劳及疲劳蠕变交互作用的研究

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【摘要】：加氢装置是石化行业的关键设备,加氢设备长期工作在高温、高压临氢环境中。随着我国石化行业的发展,加氢装置趋于大型化,操作环境也愈来愈苛刻,对设备的安全性提出了更高的要求,这些设备一旦失效,将会给人员安全和国家财产带来严重的损失。疲劳、蠕变及其交互作用是高温高压环境下结构失效的典型模式,对设备的安全运行至关重要,几十年来是各国学者一直面临的难题。2.25Cr1MoV钢是一种新开发的加氢反应器用钢,钒元素的加入使其相对传统的2.25Cr1Mo钢具有更好的高温力学性能和抗氢腐蚀性能。本文以2.25Cr1MoV钢为研究对象,对其进行了高温条件下应变控制的单轴拉伸试验、低周疲劳试验和疲劳蠕变交互试验。研究了温度和平均应变对材料高温低周疲劳行为的影响,对材料在疲劳蠕变交互条件下的损伤机理和寿命预测进行了讨论。试验结果表明(1)试验温度由室温升高到的455℃时,2.25Cr1MoV钢的强度和塑性均有所降低。在455℃条件下,材料具有一定的率相关性。(2)455℃时,2.25Cr1MoV钢表现出明显的循环软化特性和Masing特性,Manson-Coffin方程和塑性应变能法对材料低周疲劳寿命都具有一定的预测精度。(3)355℃-555℃温度范围内,随着温度升高,材料表现出循环软化加速,循环稳定塑性应变能变大,疲劳寿命降低的趋势。但在455℃时,材料由于动态应变时效作用使得材料抵抗循环变形能力有所提升,循环应力幅和塑性应变能相对于355℃时变化不大。(4)455℃时改变应变比引入平均应变会产生初始平均应力,但对材料的循环软化特性没有影响,不同应变比条件下的循环应力响应曲线基本重合,塑性应变能相差不大,疲劳寿命基本一致。(5)455℃和555℃温度下,材料表现出明显的疲劳蠕变交互作用,疲劳寿命随着保持时间的增加明显降低,相同保持时间下拉伸和压缩组合保持损伤最大,拉伸保持影响次之,压缩保持损伤最小。通过分析疲劳蠕变交互机理,提出了修正的塑性应变能法,结果表明该方法对材料疲劳蠕变交互作用下的疲劳寿命具有一定的预测能力。
【关键词】：2.25Cr1MoV 低周疲劳 平均应变 蠕变疲劳 寿命预测
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 研究背景9
• 1.2 加氢反应器及其制造材料的发展9-11
• 1.3 金属疲劳的研究11-14
• 1.3.1 金属疲劳的破坏机理及主要影响因素11-12
• 1.3.2 总寿命法疲劳寿命预测研究12-14
• 1.4 疲劳-蠕变交互作用的研究14-21
• 1.4.1 疲劳-蠕变交互作用研究方法15-16
• 1.4.2 疲劳-蠕变交互作用机理16-17
• 1.4.3 疲劳-蠕变交互作用寿命预测方法17-21
• 1.5 本文研究内容21-22
• 第二章 单轴拉伸与低周疲劳试验研究22-48
• 2.1 试验材料与试样加工22-24
• 2.1.1 试验材料22-23
• 2.1.2 试样设计与试验设备23-24
• 2.2 单轴拉伸试验24-26
• 2.3 低周疲劳试验26-38
• 2.3.1 试验条件26-28
• 2.3.2 循环应力响应28-30
• 2.3.3 循环应力应变曲线30-31
• 2.3.4 材料Masing特性31-33
• 2.3.5 疲劳寿命预测33-38
• 2.4 温度对低周疲劳行为的影响38-40
• 2.4.1 温度对循环应力的影响38-39
• 2.4.2 温度对疲劳寿命的影响39-40
• 2.5 平均应变对低周疲劳行为的影响40-46
• 2.5.1 不同应变比下的循环应力响应41-43
• 2.5.2 不同应变比下的循环塑性应变能43-44
• 2.5.3 不同应变比下的疲劳寿命44-45
• 2.5.4 疲劳断口分析45-46
• 2.6 本章小结46-48
• 第三章 蠕变疲劳交互作用试验研究48-62
• 3.1 疲劳蠕变交互试验48-49
• 3.2 疲劳蠕变交互作用下的循环应力响应49-53
• 3.3 疲劳蠕变交互作用下的疲劳寿命53-54
• 3.4 疲劳断口微观分析54-56
• 3.5 疲劳蠕变寿命预测56-60
• 3.6 本章小结60-62
• 第四章 结论与展望62-64
• 参考文献64-71
• 发表论文和参加科研情况说明71-72
• 致谢72-73

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1 陈国良,何庆复,高良,章守华,常逢元,赵玉才;熔铸盘疲劳蠕变交互作用第一类断裂特征图(疲劳蠕变交互作用之二)[J];北京钢铁学院学报;1986年02期

2 陈学东;范志超;江慧丰;董杰;;复杂加载条件下压力容器典型用钢疲劳蠕变寿命预测方法[J];机械工程学报;2009年02期

3 张莉;江慧丰;姜恒;;不同加载条件下316L不锈钢的疲劳蠕变行为研究[J];压力容器;2008年07期

4 杨王s，

本文编号：717297