304H 焊接接头高温蠕变疲劳行为研究及寿命预测*

张力文，高珍鹏

（1 西安航空职业技术学院，陕西西安710089；2 洛阳船舶研究所，河南洛阳471023）

在高温高压下服役的焊接构件不可避免地会产生与时间、应力、以及温度有关的蠕变行为，当应力到达到材料的蠕变极限时，会发生蠕变断裂失效，同时加上压力、温度变化引起的应力波动带来的疲劳，会产生高温蠕变疲劳失效问题，进一步降低了在服役工况下产品的寿命。在常规的设计中，对于结构应力的校核都是依据材料在服役温度下的许用应力进行的［1-2］。采用常规设计的方法对于这种高温蠕变寿命耗损还无法预期，影响了产品可靠性。因此，有必要建立焊缝在高温下的蠕变疲劳公式来指导实际工程应用。许多文献［3-5］已经描述了高温下有关母材的蠕变疲劳公式的计算方法，这些计算方法都是建立在高温疲劳试验的基础之上。借鉴母材高温蠕变疲劳试验方案，通过焊件在高温下的疲劳试验，文章采用延性耗竭法推导出了304H 焊接接头高温蠕变疲劳预估式，为高温变载荷下设备的安全运行提供理论指导。

1 试验方法

本试验选用的对接焊试样材料为35mm 厚的不锈钢304H 板材，填充金属为ER308H-16，材料的化学成分见表1。采用电弧焊进行多道焊接，焊接方向与母材轧制方向垂直，坡口采用双面U 形［6］。焊后垂直于焊缝方向进行线切割，再机加工成如图1 所示尺寸试样［7］。本次试验采用MTS370-250kN 电液伺服疲劳机，试验温度680℃，保载时间5min, 加载方式为应力控制的梯形波加载［8］，试验设计参数见表2。……