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摘 要

本文将对国产P92钢进行温度和不同应变速率的拉伸试验，研究了温度和应变速率对国产P92钢变形特性的影响，并从材料强度和延伸率及变形曲线讨论了P92在不同温度下的材料力学特性。试验结果表明：温度和应变速率对材料的高温变形有很大的影响，在室温-700℃下，P92钢的流变应力、延伸率、断面收缩率、冲击韧性、加工硬化率、屈服强度和抗拉强度都表现为三段式，并以此证明了动态时效的发生，最后在试验基础上对国产P92钢高温变形本构方程进行拟合。

关键词: P92钢 变形速率 流变应力 本构方程

The influences about temperature and strain rate on the pipeline steels in ultra supercitical power plants

Abstract

A series of uniaxial tensile tests were carried out at different strain rate and different temperature to investigate the effects of temperature and strain rate on tensile deformation behavior of domestic P92 steel. The performance of domestic P92 steel was also discussed from the strength, elongation and deformation curve of material. The results suggest the strain rate and temperature have a strong influence on strain-stress curves of materials. The variations of flow stress, elongation, reduction of area, impact toughness, work hardening rate, yield strength and tensile strength all showed three temperature regimes,which indicated the occurrence of dynamic stress aging (DSA). The thermal deformation constitutive equation of domestic P92 steel was fitted on the basis of the experiment.

Key Words: P92 steel ; Strain rate ;Flow stress;Constitutive equation

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 P92钢特性研究 1

1.3 P92钢发展前景 3

1.4 超临界发电机组简介 3

1.5 PLC效应简介 3

第二章 试验研究 4

2.1试验综述 4

2.2试验材料及原始组织 4

2.3试样制备与试验参数 4

2.4试样设备与试验方法 5

第三章 国产P92耐热钢变形行为分析 7

3.1 P92耐热钢工程应力应变曲线 7

3.2 温度对流变应力的影响 7

3.3 温度对加工硬化率的影响 9

3.4 温度对国产P92耐热钢机械性能的影响 10

3.5 本构方程的拟合 11

3.6 小结 14

第四章 分析与展望 15

4.1 经济效益分析 15

4.2 总结 15

4.3 展望 16

参考文献 17

致谢 19

第一章 绪论

1.1 引言

超临界火力发电站是具有环境保护的新一代发电站，它通过提高操作蒸汽温度和压力来获得更高的效率和环境保护。P92铁素体钢是这种发电站中主蒸汽管道和再热器等部位的常用钢，相比奥氏体不锈钢而言，P92钢相在水-蒸汽系统中的热膨胀系数更低，抗腐蚀破坏能力更高。在高温下P92钢的力学性能相比其它钢要更好。另外，由于钨元素的存在而引起的固溶强化以及在正火、回火处理后形成的高密度位错使得P92钢具有更高的强度。正是由于这些良好的性能，P92钢被广泛运用于超临界火力发电站中。

虽然P92钢性能优良，但是由于电厂中应用环境复杂，材料在服役过程中会发生损伤，长期损伤会引起材料的断裂，造成不可挽回的损失。因此，为了更加安全的使用P92钢，研究其流变应力的影响因素就具有非常重要的意义。

1.2 P92钢特性研究

目前对超临界电厂用管线钢流变应力的研究已做了大量的工作，很多有意义的结果已经得到，但仍然有许多问题需要研究。高温下的拉伸性能是评价材料在高温应用中的基本步骤，本文就温度和应变速率对P92钢流变应力的影响进行了大致的阐述。

1.2.1 流变应力

由于流变应力与变形时的温度、程度以及流变速率相关，因此可以表述为如下函数：

(1-1)

M.A.Baukob在实验中，用大量数据对式(2-1)进行拟合，将其表达为如下形式：

(1-2)

其中系数A，b，m和n取决于材料本身以及变形条件。

周纪华等人通过进行凸轮塑性试验，结合试验数据，得出如下流变应力方程：

(1-3)

其中、和分别表示变形时的温度影响系数、程度影响系数以及应变速率影响系数。徐光等人通过研究超低碳钢的单道次压缩试验提出如下方程：

(1-4)

除此之外，研究人员门还给出了其他形式的流变应力模型，这些大多是针对某一种或者某一类材料进行试验拟合得出的精度更高的模型。在碳钢中应用的模型，以结合Arrhenius的形式最广泛，并且得到的精度也更高。

Arrhenius模型可表示为3种形式：

(1-5)

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