CN108318349A - 一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法 - Google Patents

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郭演星
祝新伟
潘金平
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    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
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Abstract

本发明公开了一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法，S1、实验材料选取：选取我国电站用新型铁素体型耐热钢（T/P23、T/P24、T/P91、T/P92）作为研究对象；S2、试验方法选取：高温蠕变实验方法有：1、持久强度法，2、参数外推法，3、θ法，4、蠕变曲线外推法和5、蠕变损伤法。根据实验条件选取蠕变损伤法进行实验；S3、实验设备选取：选取高温蠕变拉伸试验机，拟电站锅炉受热面管的高温高应力的工作环境。与其它实验技术相比，节约时间、工艺成熟，可抵抗应力，方法操作简单，易于控制，试验周期短，大大缩短了合金的设计周期和节省了研制费用。

Description

一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法
技术领域
本发明涉及钢的高温蠕变实验方法，更具体地说，尤其涉及一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法。
背景技术
着火电厂运行时间的逐年增长，超期服役的老龄机组不断增加，高温部件蠕变损伤和材料老化程度日趋严重，损害事故时有发生，其中过热器、再热器等受热面管的爆管问题始终是导致火力发电机组非计划停机的主要原因[1-4]。据统计，电站锅炉事故的2/3左右都是由受热面爆管事故引起的[5]。而近些年机组参数不断提高，电站锅炉受热面管的失效事故有上升的趋势，对机组的安全运行以及经济性造成了严重的影响。因此，解决火电厂老龄机组的寿命评估和运行安全性问题迫在眉睫。实践证明，传统的剩余寿命评估方法并不十分可靠，特别是对于长时的剩余寿命预测，现有的方法可能会产生一个数量级以上的误差[1,6,7]。要想对在350℃~600℃的温度范围内服役工作的铁素体型耐热钢高温部件剩余寿命做出正确的评估，迫切需要发展新的寿命评估方法。而要发展新型可靠的电站用铁素体型耐热钢高温元件剩余寿命评估方法，必须首先深入掌握在高温高应力环境下相关服役材料微观组织结构和蠕变损伤的演变规律，为此，我们提出一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法，包括如下步骤：
S1、实验材料选取：选取我国电站用新型铁素体型耐热钢（T/P23、T/P24、T/P91、T/P92）作为研究对象；
S2、试验方法选取：高温蠕变实验方法有：1、持久强度法，2、参数外推法，3、θ法，4、蠕变曲线外推法和5、蠕变损伤法。根据实验条件选取蠕变损伤法进行实验；
S3、实验设备选取：选取高温蠕变拉伸试验机，拟电站锅炉受热面管的高温高应力的工作环境，然后采用我国目前最先进的基于同步辐射的三维成像技术对不同实验条件下材料的微观组织和蠕变损伤进行研究，实现应力和温度可调的实验条件；
S4、实验开始：使用同步辐射X射线源作为激发光源的X荧光光谱分析技术，在整个蠕变过程中分析材料中的接近断裂阶段；
S5、实验分析：蠕变孔洞的生长对时间遵循一种e指数规律，蠕变损伤在整个蠕变过程中大部分时间是均匀存在于材料中的，而在最后接近断裂阶段，蠕变损伤的加重只发生在某些局部位置。
优选的，X射线荧光光谱分析已经发展成为一种完善的多元素同时分析技术，可实现无损、原位、微区或痕量分析。
优选的，由于采用同步辐射作为激发光源，使X射线荧光分析拓展到低原子序数元素、微米尺度的二维和三维的元素分布。
优选的，微观结构演变和材质老化过程与某些特种设备现场检测人员熟知的物理量建立起某种数学映射关系。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明采用同步辐射光源是一台电子储存环，接近光速的电子在储存环中做回旋运动，同时不断发出同步光，它是继X射线和激光之后的又一种重要光源，具有高能量、高亮度、高穿透性、高准直性、偏振性以及高时空分辨率等系列突出的特性。
2、相比长期蠕变试验，本发明采用的蠕变损伤法操作简单，易于控制，试验周期短，大大缩短了合金的设计周期和节省了研制费用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法，包括如下步骤：
S1、实验材料选取：选取我国电站用新型铁素体型耐热钢（T/P23、T/P24、T/P91、T/P92）作为研究对象；
S2、试验方法选取：高温蠕变实验方法有：1、持久强度法，2、参数外推法，3、θ法，4、蠕变曲线外推法和5、蠕变损伤法。根据实验条件选取蠕变损伤法进行实验；
S3、实验设备选取：选取高温蠕变拉伸试验机，拟电站锅炉受热面管的高温高应力的工作环境，然后采用我国目前最先进的基于同步辐射的三维成像技术对不同实验条件下材料的微观组织和蠕变损伤进行研究，实现应力和温度可调的实验条件；
S4、实验开始：使用同步辐射X射线源作为激发光源的X荧光光谱分析技术，在整个蠕变过程中分析材料中的接近断裂阶段；
S5、实验分析：蠕变孔洞的生长对时间遵循一种e指数规律，蠕变损伤在整个蠕变过程中大部分时间是均匀存在于材料中的，而在最后接近断裂阶段，蠕变损伤的加重只发生在某些局部位置。
综上所述：本发明提供的一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法，与其它实验技术相比，节约时间、工艺成熟，可抵抗应力，方法操作简单，易于控制，试验周期短，大大缩短了合金的设计周期和节省了研制费用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、实验材料选取：选取我国电站用新型铁素体型耐热钢（T/P23、T/P24、T/P91、T/P92）作为研究对象；
S2、试验方法选取：高温蠕变实验方法有：1、持久强度法，2、参数外推法，3、θ法，4、蠕变曲线外推法和5、蠕变损伤法。根据实验条件选取蠕变损伤法进行实验；
S3、实验设备选取：选取高温蠕变拉伸试验机，拟电站锅炉受热面管的高温高应力的工作环境，然后采用我国目前最先进的基于同步辐射的三维成像技术对不同实验条件下材料的微观组织和蠕变损伤进行研究，实现应力和温度可调的实验条件；
S4、实验开始：使用同步辐射X射线源作为激发光源的X荧光光谱分析技术，在整个蠕变过程中分析材料中的接近断裂阶段；
S5、实验分析：蠕变孔洞的生长对时间遵循一种e指数规律，蠕变损伤在整个蠕变过程中大部分时间是均匀存在于材料中的，而在最后接近断裂阶段，蠕变损伤的加重只发生在某些局部位置。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法，其特征在于：X射线荧光光谱分析已经发展成为一种完善的多元素同时分析技术，可实现无损、原位、微区或痕量分析。
3.根据权利要求1所述的一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法，其特征在于：由于采用同步辐射作为激发光源，使X射线荧光分析拓展到低原子序数元素、微米尺度的二维和三维的元素分布。
4.根据权利要求1所述的一种火电厂用铁素体型耐热钢基于高温蠕变实验方法，其特征在于：微观结构演变和材质老化过程与某些特种设备现场检测人员熟知的物理量建立起某种数学映射关系。
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