304不锈钢构件的高温蠕变特性分析

梁浩宇，段滋华

（太原理工大学 化学化工学院，太原030024）

在石油、化工及核电等高新技术行业中，大量金属构件在高温、高压及强腐蚀介质条件下服役。一旦承载构件意外破坏，将导致灾难性的后果和造成巨大的经济损失［1］。因此，耐高温且防腐蚀的高合金钢构件在这些行业中得到了广泛的应用。304不锈钢是一种通用性的不锈钢材料，具有优良的耐高温和抗腐蚀性能，使用温度极限达650℃，其防锈性能也十分优异。因这些承载构件长期受到高温作用，面临一个特殊的挑战——高温蠕变［2］。对石油、化工等行业中，在役的压力容器和高温高压管道的失效形式调查结果表明，疲劳、蠕变和腐蚀是其失效的主要原因。对于长期处于高温高压状态下的不锈钢管道设备，蠕变行为决定了设备的使用寿命及其安全可靠性，因此蠕变性能的高低成了评价其性能的主要依据之一［3］。

目前，关于蠕变特性的研究方法主要包括蠕变试验研究和有限元数值分析两大类。由于传统单轴拉伸蠕变试验方法具有局限性，研究者又提出了微小型试样技术［4］、“Cryo－Cracking”法［5］等。新的蠕变试验方法解决了单轴拉伸蠕变试验方法用材较多，且对试样制备要求严格等问题，但仍旧耗时费力。有限元数值分析方法不仅具有坚实的理论基础，且耗时短、费用低、实验精度高，在我国应用有限元分析方法进行金属构件高温蠕变研究取得了一定的进展，但304不锈钢构件的高温蠕变特性还未涉及。……