P92钢蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展行为

doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.000699

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在630℃下，对P92钢进行应力控制下的蠕变-疲劳交互作用实验，研究P92钢高温蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展行为，并结合断口形貌分析蠕变-疲劳裂纹扩展的机理以及a-N曲线的转折点含义。结果表明：P92钢在蠕变-疲劳交互作用下的断裂属于蠕变韧性断裂，应该用（C_t）_avg作为裂纹扩展的断裂参量；P92钢在蠕变-疲劳交互条件下，试样的断口主要表现为蠕变孔洞以及微裂纹。此外，发现a-lg（N_i/N_f）曲线以及（da-dN）-N曲线中的拐点，分别对应蠕变-疲劳裂纹萌生区向扩展区转变周次以及扩展区向瞬断区转变的周次。

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关键词 ： P92钢, 蠕变-疲劳交互, 裂纹扩展, 断口分析, 断裂参量

Abstract：

Creep-fatigue interaction tests of P92 steel at 630℃ under stress-controlled were carried out, and the crack propagation behaviour of P92 steel was studied. The fracture mechanism of crack growth under creep-fatigue interaction and the transition points in a-N curves were analyzed based on the fracture morphology. The results show that the fracture of P92 steel under creep-fatigue interaction is creep ductile fracture and the (C_t)_avg parameter is employed to demonstrate the crack growth behaviour; in addition, the fracture morphology shows that the crack growth for P92 steel under creep-fatigue interaction is mainly caused by the nucleation and growth of the creep voids and micro-cracks. Furthermore, the transition point of a-lg(N_i/N_f) curve corresponds to the turning point of initial crack growth changed into steady crack growth while the transition point of (da/dN)-N curve exhibits the turning point of steady creep crack growth changed into the accelerated crack growth.

Key words： P92 steel creep-fatigue interaction crack growth fracture morphology fracture parameter

收稿日期: 2015-06-03 出版日期: 2017-05-17

中图分类号:

TG142.7

通讯作者: 徐连勇 E-mail: xulianyong@tju.edu.cn

作者简介: 徐连勇(1975-), 男, 博士, 教授, 博士研究生导师, 主要研究方向为焊接力学、焊接应力与变形控制及模拟计算、高温下焊接结构完整性与寿命评估以及焊接接头环境腐蚀评价, 联系地址:天津市津南区海河教育园雅观路135号天津大学31号教学楼171室(300350), E-mail:xulianyong@tju.edu.cn

引用本文:

荆洪阳, 唐梦茹, 赵雷, 徐连勇. P92钢蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展行为[J]. 材料工程, 2017, 45(5): 112-117.
Hong-yang JING, Meng-ru TANG, Lei ZHAO, Lian-yong XU. Crack Growth Behaviour of P92 Steel Under Creep-fatigue Interaction Conditions. Journal of Materials Engineering, 2017, 45(5): 112-117.

链接本文:

http://jme.biam.ac.cn/CN/10.11868/j.issn.1001-4381.2015.000699 或 http://jme.biam.ac.cn/CN/Y2017/V45/I5/112

Table 1 P92钢的化学成分(质量分数/%)

Fig.1 CT试样的几何尺寸

Fig.2 加载波形曲线

Fig.3 P92钢在不同保载时间下的a-N曲线及裂纹扩展速率曲线 (a)a-N曲线；(b)(da/dN)-ΔK曲线

Fig.4 P92钢在不同保载时间下的 (da/dt)_avg-ΔK曲线

Fig.5 P92钢在纯疲劳条件下的微观断口SEM形貌 (a)裂纹初始扩展阶段；(b)裂纹稳定扩展阶段；(c)裂纹快速扩展阶段

Fig.6 球形颗粒EDS谱图

Fig.7 P92钢在保载时间为600s时的微观断口形貌 (a)裂纹初始扩展阶段；(b)裂纹稳定扩展阶段；(c)裂纹快速扩展阶段

Fig.8 ΔV_e与ΔV的比较

Fig.9 P92钢在不同保载时间下的(da/dt)_avg-(C_t)_avg曲线

Fig.10 P92钢不同保载时间的a-lg(N_i/N_f)曲线

Fig.11 P92钢不同保载时间的(da/dN)-N曲线

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