高鉻鐵素體耐熱鋼管發(fā)展中的問題及爭議（下）

何德孚 ，王晶瀅 ，2

（1.上海久立工貿(mào)發(fā)展有限責(zé)任公司，上海 200135；2.浙江德傳管業(yè)有限公司，浙江 湖州 313103）

4 討 論

4.1 正確評估蠕變斷裂強(qiáng)度-壽命特征的重要性

在G91這類CSEF鋼的發(fā)展中，國際上始終將其蠕變斷裂強(qiáng)度-服役壽命特性的評估或預(yù)測放在重要位置，原因如下。

（1）這類材料只有在所要求的高溫下?lián)碛凶銐蚋叩娜渥償嗔褟?qiáng)度和足夠長的服役壽命才有工程實(shí)用價(jià)值。強(qiáng)度越高、壽命越長，經(jīng)濟(jì)效益將越好。國外已把核電關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)用所要求的30年服役壽命作為T/P91鋼的蠕變斷裂強(qiáng)度研究新目標(biāo)。

（2）不可能完全通過實(shí)測方式獲得所期望的強(qiáng)度和壽命。雖然已有G91鋼最長蠕變試驗(yàn)時(shí)間超過8×104h、溫度為600℃的記錄數(shù)據(jù)，但人們已期望其服役壽命達(dá)到30年（26.3×104h）。按照EN 13445-2∶2009的建議，上述試驗(yàn)時(shí)間尚不足期望服役壽命的1/3。因此，評估或預(yù)測建模是個(gè)永恒的話題［15-16］。

（3）文獻(xiàn)［1-6］普遍認(rèn)為，早期采用的作圖或線性回歸分析導(dǎo)致G91鋼在600℃、105h的預(yù)測蠕變斷裂強(qiáng)度過高，據(jù)此設(shè)定的許用應(yīng)力也過高。

4.2 蠕變的宏觀力學(xué)規(guī)律和微觀演化動力

4.2.1 宏觀力學(xué)規(guī)律

自1950年代以來的長期探索，目前已經(jīng)確認(rèn)材料蠕變的宏觀力學(xué)規(guī)律。蠕變行為的宏觀力學(xué)特征如圖18所示。

圖18 蠕變行為的宏觀力學(xué)特征

（1）在給定的溫度和應(yīng)力條件下，材料蠕變過程均將經(jīng)歷3個(gè)階段：初始或瞬變期（Ⅰ期）、恒速或準(zhǔn)黏性期（Ⅱ期）、快增速率期（Ⅲ期）。

（2）應(yīng)力或溫度增加時(shí)，蠕變、應(yīng)變都隨之加快，尤其是Ⅱ期的蠕變速率ε˙將明顯增加。

（3）在蠕變的3個(gè)階段中，Ⅰ期時(shí)間很短，Ⅲ期意味著材料很快就會斷裂，為了延長材料服役壽命，控制Ⅱ期的穩(wěn)定蠕變速率ε˙s是關(guān)鍵。……