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科研进展
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2.25Cr1MoV钢高温低周疲劳及蠕变-疲劳交互作用行为
发表时间:2016-09-12 阅读次数:1691次

        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。

        本研究以2.25Cr1MoV钢为研究对象,研究了温度和平均应变对材料高温低周疲劳和和蠕变-疲劳交互行为的影响,对材料在蠕变-疲劳交互作用下的损伤机理和寿命预测进行了探讨,得到如下结论:

        (1) 355°C-555°C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°C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°C时变化不大。

        (2) 455°C和555°C温度下,材料表现出明显的蠕变-疲劳交互作用,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。

        (3) 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蠕变-疲劳交互作用下的疲劳寿命具有一定的预测能力。

 

图1 不同温度下半寿命滞环比较(a)和不同保持形式下的疲劳寿命比较(b)

 

图2 改进塑性应变能密度与寿命关系(a)及基于改进应变能密度法的预测寿命与试验寿命比较(b)

 

论文信息:Tian Y, Yu D, Zhao Z, Chen G, Chen X. Low cycle fatigue and creep–fatigue interaction behaviour of 2.25Cr1MoV steel at elevated temperature. Materials at High Temperatures 2016;33:75-84.