论文部分内容阅读
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,蠕变过程与其内部多种微观组织的演化行为密切相关。同时,马氏体结构退化、析出相聚集与粗化、孔洞形核与长大都是材料发生蠕变失效的主要原因;(3)通过对上述蠕变过程中组织演化行为的深入探讨,结合相关动力学分析,构建了改进的CDM模型,并对P91钢在600℃下短时蠕变行为进行模拟。同时,利用高温蠕变持久实测数据对改进的CDM模型进行有效性验证。结果表明,改进CDM模型能够成功从内部多种微观组织演化的角度对P91钢600℃下蠕变行为进行模拟分析;(4)借助X射线衍射和传统超声检测等技术,系统研究了蠕变过程中相关表征参数随蠕变时间的变化关系。结果显示:半高宽(FWHM)在整个蠕变过程中呈现先上升后下降的趋势;超声衰减系数随着蠕变时间的延长先增大后减小最后再次增大;(5)结合相关理论,分析了半高宽和超声衰减系数的变化与内部微观组织之间关系。结果显示,可动位错密度先减小后增大,钉扎位错密度在第二阶段初期出现峰值、第三阶段初期出现谷值;最后,利用改进CDM模型的计算结果分析了蠕变过程相关组织演化行为的物理本质。