[发明专利]一种异种钢焊接接头蠕变损伤的评价方法

说明书

一种异种钢焊接接头蠕变损伤的评价方法，(1)制备与待评估件焊接工艺相同的试验件，通过蠕变断裂试验获得持久寿命t_r，标记蠕变断裂位置为危险部位；(2)通过微观组织观察和硬度测量获得待评估件危险部位的孔洞晶界数与观察晶界数比值A和硬度值与夹持端硬度值之比H/H₀，损伤变量D＝(A+H/H₀)/2；(3)进行试验件的蠕变中断实验，计算不同中断时间t_k对应的晶界数比值A_k和硬度值之比H_k/H_k0，通过拟合获得A、H/H₀与寿命耗损率t/t_r的函数关系；(4)建立D和t/t_r的函数关系，从而评价待评估件的蠕变损伤程度。本方法可应用于核电、火电领域的金属材料富裕性能评估，为工程应用中的材料选择和质量评定提供有效可靠的参考依据。

技术领域

本发明属于材料检测技术领域，具体涉及一种异种钢焊接接头蠕变损伤的评价方法。

背景技术

异种钢焊接接头(英文简称，DMJ)具有各种工业应用。DMJ最常用于发电厂，化学和石化行业，主要是为了满足强度要求，设计要求，服役条件并降低成本。DMJ由于涉及两种或三种以上材料的连接，在焊接热循环的特殊作用以及在设备的运行过程中，由于热膨胀系数差异而形成的热应力、碳迁移等，导致焊接接头的物理、化学、组织结构、机械性能往往发生不利变化，特别是在熔合区部位，组织和成分发生突变，形成硬化层(富碳)和软化区(贫碳)，导致接头的高温蠕变抗力和使用性能劣化，发生蠕变损伤、并形成孔洞、微裂纹，经缓慢扩展至临界状态，最终导致接头快速失稳断裂。由于异种钢焊接接头的上述特性，异种钢的焊缝/母材界面和热影响区对早期蠕变失效十分敏感，接头的使用寿命常常达不到设计要求，一般约为同种钢接头寿命的1/5～1/2，造成机组非正常停机及一定的经济损失。

在役火电机组，尤其是五六七十年代兴建的高参数大容量火电机组，由于长期运行，设备不断老化，一些长期在蠕变高温下工作的部件，已达到甚至超过设计寿命的使用年限。对这些长期运行后寿命已有相当程度损耗的高温部件，需要准确诊断其损伤程度和合理评定剩余寿命，以便能及时地更换那些已处于危险状态的部件，避免突发事故的出现。近年来，国内外用蠕变损伤概念来评定火电厂高温部件剩余寿命已进行了大量的研究和实践，但是对异种钢焊接接头的蠕变损伤评价方法的报道较少。为更精确的评价异种钢焊接接头的蠕变损伤程度，本发明提出了一种异种钢焊接接头蠕变损伤的评价方法。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种异种钢焊接接头蠕变损伤的评价方法，具体步骤如下：

步骤1)制备与待评估件焊接工艺相同的试验件，进行蠕变断裂试验，获得持久寿命t_r，并标记其蠕变断裂位置为危险部位；

步骤2)对待评估件对应的危险部位，通过微观组织观察计算孔洞晶界数与观察晶界数比值A，通过硬度测量计算危险部位硬度值与夹持端硬度值之比H/H₀，其特征在于，后继步骤包括：

步骤3)对试验件进行蠕变中断实验，获得不同蠕变中断时间t_k对应的A_k，基于多组A_k、t_k，采用A＝a(t/t_r)expn拟合得到参数a和n；

步骤4)获得不同蠕变中断时间t_k下试验件对应危险部位的硬度H_k和试验件夹持端硬度H_k0，基于多组H_k、H_k0、t_k，采用H/H₀＝b-c(t/t_r)拟合得到参数b和c；