本发明专利技术公开了利用９－１２Ｃｒ％铁素体耐热钢在５５０～７５０℃内的短时试验数据外推其长时持久性能的方法，包括以下步骤：①通过高温拉伸试验获得试样在各试验温度（分为持久性能建模温度Ｔ及待评估持久性能的温度Ｔ′）的抗拉强度σＴＳ；②以加载应力与抗拉强度的比值σ／σＴＳ＝Ａ为临界值，确定持久试验应力；③由高温持久试验测得各试样的断裂时间ｔｆ；④用Ｔ１的试验数据建模⑤利用④中的模型外推Ｔ′的持久性能⑥依据⑤中获得的方程绘制应力——断裂时间曲线，即可评估试验用钢在给定温度的持久性能。本发明专利技术的结果与试验数据的吻合性良好，可有效减小对长时持久性能的过估，并大大节省了试验时间及成本。本发明专利技术可用于高温持久试验设计以及利用短时试验数据评估长时持久性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及9_12Cr%铁素体耐热钢持久性能的评估，具体地说，涉及利用 9-12&%铁素体耐热钢在550 750°C范围内的短时(彡5X103h)应力加载试验数据外推 相应钢种长时(5X103h 105h)持久性能的方法。
技术介绍
9-12% Cr铁素体耐热钢是一类广泛应用于超超临界火力发电机组的材料。这类 钢具有优良的高温断裂强度和抗热腐蚀能力，填补了低合金钢和奥氏体钢之间的空白，是 近年来火电用钢发展的主流，也是相关领域的一个主要研发方向。电站用钢的持久性能评 估必不可少。传统的持久性能评估方法有时间-温度参数法(TTP法)、等温线法、金相分析 法等，其中以时间-温度参数法应用得最为广泛。时间-温度参数法需要做系列温度下的 持久(或称蠕变)断裂试验，并且需要较长的试验时间(通常要求在104h以上，有的甚至要 求高达3X 104h小时以上)从而获取不同温度下的应力与断裂时间数据，以建立温度-时 间的参数值与应力的关系，以此评估任一温度下的断裂时间所对应的应力(即强度)；近期 研究表明，对9-12% Cr铁素体耐热钢采用该方法在600°C及650°C试验104h左右时，钢的 性能产生明显下滑，说明实际情况明显偏离了预测模型，即这类模型对9-12% Cr铁素体耐 热钢已有明显性能过估倾向。等温线外推法是利用一定温度、较高应力下的应力与断裂时 间数据，在双对数坐标系中以线性外推形式预测较低应力下的长时持久性能。该方法也需 要做断裂时间较长(超过104h)的持久性能试验且只能用于预测试验数据自身温度的持久 性能。同时，近期有研究表明该方法有明显过估9-12Cr%铁素体耐热钢长时持久性能的倾 向；金相分析法通过直接观测确定温度、应力及时间作用下，材料显微组织的变化程度来判 断所对应的长时性能，由于显微组织变化的微观性及不均勻性使其准确定量比较困难。近 年来随着9-12% Cr铁素体耐热钢在超超临界火电厂运行过程中过早失效现象的发生，人 们对用传统方法评估这类钢长时性能的适用性产生了质疑，并尝试对其进行改良。如何利 用9-12% Cr铁素体耐热钢在550 750°C范围内的短时((5X 103h)应力加载试验数据 外推相应钢种在550 750°C范围内的长时(5X103h 105h)持久性能，以有效减小长时 持久性能的过估倾向，并节省持久试验所需时间、能耗、样品数及设备数是本专利技术的一个关 键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用9-12&%铁素体耐热钢在550 750°C范围内的短 时((5X103h)试验数据外推相应钢种长时(> 5X103h 105h)持久性能的方法，该方 法可有效减小长时持久性能的过估倾向，大大节省持久试验所需时间、能耗、样品数及设备数。本专利技术提供的技术方案是一种评估9-12&%铁素体耐热钢长时持久性能的方法，包括以下步骤①取直径dQ为5 10mm，长度为5dQ或IOdtl的9_12Cr %铁素体耐热钢试样在高温持久试验机下进行 高温持久性能试验；通过上述试验获得试样在550 750°C范围内持久性能建模温度T和 至少2个不同加载应力下的断裂时间，以及待评估持久性能的温度T'和至少1个加载应力 下的断裂时间；②建立加载应力与断裂时间的持久性能外推模型对持久性能建模温度下 的上述试验数据点在双对数坐标系中按σ = 进行线性拟合并获取斜率值b;其中ο为加 载应力，、为对应加载应力ο下的断裂时间，a为常数；③根据所得持久性能外推模型对待 评估持久性能的温度进行持久性能的外推对步骤①获得的待评估持久性能的温度下的持 久试验数据利用步骤②中得到的斜率值b在双对数坐标系中按σ = α 乂进行线性拟合以获 得相应的常数a'并计算其算术平均值^ (对于一组加载应力和断裂时间数据，则平均值为 其本身)，则σ = 即为待评估持久性能的温度下持久性能的评估方程；④在双对数坐标图 上用σ = 绘制出应力——断裂时间曲线，用该曲线评估试验用钢在待评估持久性能温度 下的持久性能。上述步骤①中获得的持久性能建模温度和待评估持久性能的温度对应的加载应 力σ与该温度对应的抗拉强度σ TS的比值ο / ο TS需位于同一区；其中I区A彡σ / σ TS < 1，II区当持久性能建模温度或待评估持久性能的温度< 750°C，0 < ο / ο TS < A ；当持 久性能建模温度或待评估持久性能的温度=750°C，0. 20^ o/oTS<A ；其中，A = 0. 37 0. 40。或者，一种评估9_12Cr%铁素体耐热钢长时持久性能的方法，包括以下步骤① 在550 750°C范围内取若干温度点作为试验温度，其中包括持久性能建模温度T和待评 估持久性能的温度T'，对9-12Cr%铁素体耐热钢试样进行高温拉伸性能试验，从而获取 每一试验温度对应的抗拉强度Qts ；②根据步骤①中获得的每一试验温度对应的抗拉强度 oTS，按下述区域划分原则获得每一试验温度所需的试验加载应力ο ；所述区域划分原则 为，持久性能建模温度和待评估持久性能的温度对应的加载应力ο与该温度对应的抗拉 强度的比值ο/oTS位于同一区，其中I区A彡σ/σΤ5<1, II区当持久性能建模 温度或待评估持久性能的温度< 750°C，0 < σ / σ TS < A ；当持久性能建模温度或待评估持 久性能的温度=7500. 20 ^ σ / σ TS < A ；其中，A = 0. 37 0. 40 ；③按照步骤②中确定 的各试验温度的加载应力值进行高温持久性能试验取直径Cltl为5 10mm，长度为5屯或 IOd0的9-12Cr%铁素体耐热钢试样在高温持久试验机下进行高温持久性能试验；从而测得 试样在持久性能建模温度和至少2个不同加载应力下的断裂时间，以及待评估持久性能的 温度和至少1个加载应力下的断裂时间；其中，持久性能建模温度T包括I区持久性能建模 温度T1及II区持久性能建模温度T2 ；④建立I区加载应力与断裂时间的持久性能外推模 型对I区持久性能建模温度T1下满足断裂寿命不超过5 X 103h的试验数据点在双对数坐 标系中按σ 々进行线性拟合并获取斜率值1^，其中，ai为常数；⑤根据所得I区持久性能 外推模型对建模所用以外温度进行持久性能外推对于待评估持久性能的温度，在其试验 加载应力与对应抗拉强度的比值σ / σ TS位于I区的持久试验数据点中选取至少1个断 裂 寿命不超过5X103h的数据点，利用④中得到的斜率值Id1在双对数坐标系中按σ = 进行 线性拟合以获得相应的常数α丨并计算其算术平均值,则σ 二G1々即为该温度下I区持久性 能的评估方程；⑥建立II区持久性能外推模型对II区持久性能建模温度T2下满足断裂寿命不超过5X 103h的试验数据点在双对数坐标系中按σ2 进行线性拟合并获取斜率 值、；⑦根据所得II区持久性能外推模型对建模所用以外温度进行持久性能外推对于待 评估持久性能的温度，在其试验加载应力与对应抗拉强度的比值ο / ο TS位于II区的持久 试验数据点中选取至少1个数据点，利用⑥中得到的斜率值b2在双对数坐标系中按σ = 4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种评估９－１２Ｃｒ％铁素体耐热钢长时持久性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：①取直径ｄ↓［０］为５～１０ｍｍ，长度为５ｄ↓［０］或１０ｄ↓［０］的９－１２Ｃｒ％铁素体耐热钢试样在高温持久试验机下进行高温持久性能试验；通过上述试验获得试样在５５０～７５０℃范围内持久性能建模温度Ｔ和至少２个不同加载应力下的断裂时间，以及待评估持久性能的温度Ｔ′和至少１个加载应力下的断裂时间；②建立加载应力与断裂时间的持久性能外推模型：对持久性能建模温度下的上述试验数据点在双对数坐标系中按σ＝ａｔ↓［ｆ］↑［ｂ］进行线性拟合并获取斜率值ｂ；其中σ为加载应力，ｔ↓［ｆ］为对应加载应力σ下的断裂时间，ａ为常数；③根据所得持久性能外推模型对待评估持久性能的温度进行持久性能的外推：对步骤①获得的待评估持久性能的温度下的持久试验数据利用步骤②中得到的斜率值ｂ在双对数坐标系中按σ＝ａ′ｔ↓［ｆ］↑［ｂ］进行线性拟合以获得相应的常数ａ′并计算其算术平均值＊，则σ＝＊↓［ｆ］↑［ｂ］即为待评估持久性能温度下持久性能的评估方程；④在双对数坐标图上用σ＝＊↓［ｆ］↑［ｂ］绘制出应力－－断裂时间曲线，用该曲线评估试验用钢在待评估持久性能温度下的持久性能。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭志方，党莹樱，彭芳芳，
申请(专利权)人：东方锅炉集团股份有限公司，武汉大学，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]
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