[发明专利]一种基于小冲杆试验的CB2耐热钢蠕变特性测试方法

说明书

本发明公开了一种基于小冲杆试验的CB2耐热钢蠕变特性测试方法，属于金属材料力学性能测试技术领域。首先对待测部件取样进行小冲杆试验，获得高温蠕变时间‑中心偏移量曲线；然后基于Chakrabarty理论模型建模和复杂的回归分析，结合小冲杆试验的试验参数，建立中心偏移量与常规单轴拉伸蠕变应变的关系；最后根据建立的中心偏移量与常规单轴拉伸蠕变应变的关系，将得到的高温蠕变时间‑中心偏移量曲线转换为高温蠕变时间‑等效应变曲线，实现对待测部件的蠕变寿命进行预测。本发明具有试样尺寸极小、无损取样、操作便捷、试验精度高等特点，为电站高温部件的寿命评估提供了关键的基础数据，对开展电站高温部件的运行监督和安全管理具有重要意义。

技术领域

本发明属于金属材料力学性能测试技术领域，具体涉及一种基于小冲杆试验的CB2耐热钢蠕变特性测试方法。

背景技术

CB2钢为12％Cr-Mo-Co-B系铁素体/马氏体型耐热钢，由欧洲联合研究项目COST501和COST 522开发，应用于620℃超超临界机组铸件及阀门等高温部件。目前高效超超临界发电机组的典型蒸汽参数为28～30MPa/600℃/620℃，其高温部件长期在高温、高压环境下服役，工况恶劣，随着时间的增长，高温部件材料极易发生蠕变失效。因此，获得服役状态下高温材料的蠕变性能数据显得十分重要。

在传统的蠕变测试中，试验取样具有破坏性，试样尺寸一般较大，对服役部件造成极大破坏，因此难以实现服役状态设备的蠕变性能测试。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于小冲杆试验的CB2耐热钢蠕变特性测试方法，具有试样尺寸极小、无损取样、操作便捷、试验精度高等特点，为电站高温部件的寿命评估提供关键基础数据，对开展电站高温部件的运行监督和安全管理具有重要意义。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于小冲杆试验的CB2耐热钢蠕变特性测试方法，包括以下步骤：

步骤1：对待测部件取样进行小冲杆试验，冲压过程中记录中心偏移量和高温蠕变时间，获得高温蠕变时间-中心偏移量曲线；

步骤2：基于Chakrabarty理论模型建模和复杂的回归分析，结合小冲杆试验的试验参数，建立中心偏移量与常规单轴拉伸蠕变应变的关系；

步骤3：根据步骤2建立的中心偏移量与常规单轴拉伸蠕变应变的关系，将步骤1得到的高温蠕变时间-中心偏移量曲线转换为高温蠕变时间-等效应变曲线，根据高温蠕变时间-等效应变曲线对待测部件的蠕变寿命进行预测。

优选地，步骤2中，中心偏移量与常规单轴拉伸蠕变应变的关系为：

ε＝0.23381δ²+0.40616δ。

优选地，步骤2中，所述小冲杆试验的试验参数包括模具的几何形状和材料的属性。

优选地，步骤3中，对待测部件的蠕变寿命进行预测包括：

1)由高温蠕变时间-等效应变曲线得到待测部件载某一温度和载荷下的最小蠕变速率；

2)将同一温度下不同载应力对应的断裂时间，进行取对数线性拟合，可以预测某温度下，特定载荷对应的断裂时间；

3)采用Larson–Miller参数法对不同温度、不同应力对应的断裂时间进行处理后进行寿命预测；

4)将同一温度下不同应力与对应的最小蠕变速率进行双对数拟合，预测某一应力条件下的最小蠕变速率。

进一步优选地，小冲杆试验的载荷F与常规单轴拉伸蠕变应力σ的关系为：

F/σ＝3.33k_spR^-0.2r^1.2h₀