高温部件蠕变-疲劳裂纹扩展行为表征

徐连勇，赵 雷，唐正焮

(1.天津大学材料科学与工程学院，天津 300350；2.天津市现代连接技术重点实验室 天津 300350)

0 引言

近年来，我国经济社会发展迅猛，电力行业也得到快速发展。火力发电(尤其是燃煤发电)仍然是我国最主要的发电方式，且其主导地位将长期保持不变[1]。电厂部件服役过程中包括启动、高温运行、停机和再启动阶段。在高温运行过程中，由于电力需求的变化(如白天的电力需求大于晚上，夏季的用电需求大于其他季节)，也将导致运行温度和压力的变化。同时，在可能的情况下，绿色可再生能源的并网使用将进一步提高电站灵活运行的需求[2]。因此，电厂部件承受的工作载荷为蠕变-疲劳载荷。蠕变-疲劳载荷下将产生蠕变-疲劳交互作用，其相对静载蠕变条件而言更加复杂和危险。同时，电厂部件不可避免地会含有裂纹或类裂纹缺陷，一方面在加工制造过程中(如焊接)会产生一定的缺陷；另一方面，在电厂运行过程中，也会萌生裂纹类缺陷[3-5]。通常，这些微小的缺陷无法被检测到，在蠕变-疲劳载荷作用下将不断扩展。如果检测间隔设置的不合理，这些裂纹将扩展到临界尺寸，最终导致结构的失效破坏[6]。因此，电厂结构材料的蠕变-疲劳裂纹扩展(creep-fatigue crock growth, CFCG)性能对电厂部件合理检测间隔的选择和剩余寿命的预测至关重要。

同时，为节约能源和保护环境，超超临界(uttra super critical, USC)机组被广泛采用。USC火电机组由于其更高的运行温度和蒸汽压力对电厂结构材料提出了更高的要求。……