小冲杆试样蠕变试验分析P91钢缺口敏感度

张经伟， 梁坤， 昝静一， 林嘉铭， 刘康林

(福州大学石油化工学院， 福建 福州 350108)

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过去几十年， 由于无法对在役设备进行大面积取样， 给材料性能测试带来了很大的挑战. 为解决该问题， 微型试样测试技术在发电及石油化工等行业得到了广泛的发展[1-2]. 经过许多研究人员的努力， 提出了小冲杆蠕变试验方法， 该方法采用微型试样蠕变试验来表征现役设备中所使用材料的蠕变特性[3-7]. 自1981年由Manahan 等引入小冲杆试验(small punch test, SPT)以来， SPT成为一种有前途的采用微型试样的试验方法， 用于测试静态、 断裂和蠕变性能[8-10]. SPT是一种机械的实验方法， 将厚度为0.5 mm， 公差在±0.005 mm左右的正方形或圆形状试样安装在夹具中， 球形压头压至试样破裂. 试样尺寸小意味着SPT可以看作是一种对现役设备几乎无损的试验[11-14].

随着SPT的发展， 已开发适用于小型设备的欧洲标准化委员会(CEN)操作规范， 使用此规范进行冲压试验， 以获得蠕变断裂、 拉伸和韧性等材料性能[15-18]. 迄今为止， 大多数的研究都集中在利用完整的SPT试样获得材料性能参数以及关联单轴试验获得的材料性能参数， 得到对应参数的转换关系[4, 15]. 但是对带有预缺口的SPT试样做小冲杆蠕变试验研究甚少.

目前， 大部分研究主要采用无缺口的试样， 但也有少数研究者提出不同形式缺口试样在小冲杆试验中的应用. Lacalle等[12]提出缺口方向与试样直径方向一致， 缺口深度为试样厚度的SPT试样， 测定具有明显各向异性断裂行为材料的断裂韧性；……