金屬蠕變試驗項目分析
金屬的高溫蠕變試驗，是模擬在長時間高溫的背景下。維持機械的不斷運轉(zhuǎn)從而進行的一種性能檢測試驗。由于高溫的金屬材料受到力學(xué)性能的影響非常巨大。在溫度和時間的配合之下，還會影響金屬材料的斷裂形式。
具體的情況是，在金屬材料置于溫度在T >=( 0.3~0.5)Tm（Tm為熔點）時，金屬材料受到恒定載荷的持續(xù)作用在一定的時間下發(fā)生的形變稱之為蠕變過程。
蠕變的一般有，錯位蠕變與擴散蠕變。具體的變化情況請看下圖：
錯位蠕變：
擴散蠕變：
依照相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：
SME III-NH給出了幾種材料的高溫蠕變-疲勞壽命計算方法，并針對蠕變斷裂、蠕變變形、蠕變屈曲、循環(huán)蠕變棘輪及蠕變疲勞交互等高溫失效模式提供了設(shè)計準(zhǔn)則。但該方法為核電設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計時需要滿足相對應(yīng)的核級制造及檢驗標(biāo)準(zhǔn)，要求相對較嚴格。
ASME Code Case 2843(2017版)全面引入了ASME III-NH中高溫蠕變-疲勞壽命計算方法，并在ASME II-D篇中給出了相關(guān)材料的疲勞曲線數(shù)據(jù)，現(xiàn)在可以基于ASME VIII-2 2017標(biāo)準(zhǔn)對高溫蠕變-疲勞設(shè)備進行分析。
ASME Code Case (2015版)的2605-1條款中對2.25Cr-1Mo給出了蠕變疲勞計算準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則主要基于對應(yīng)的API標(biāo)準(zhǔn)，直接對材料的蠕變特性進行了分析。該標(biāo)準(zhǔn)給出了材料在蠕變階段的本構(gòu)關(guān)系（Ω蠕變準(zhǔn)則），不過由于在2605-1中指定的材料十分單一且溫度上限僅僅略高于蠕變值，其對于采用ASME VIII-2設(shè)計的其他材料意義不大。
2017版ASME VIII-2引入了高溫蠕變-疲勞壽命計算方法，按照該方法來對壓力容器進行蠕變-疲勞壽命計算將成為主流，該方法主要內(nèi)容如下：
適用的材料：2.25Cr-1Mo，9Cr-1Mo-V，304，316和鎳基合金800H。
1. 載荷控制限值：
1.1 設(shè)計載荷限值：
（a）總體一次薄膜等效應(yīng)力Pm不超過設(shè)計溫度下材料的許用應(yīng)力S：
Pm≤S
（b）局部一次薄膜PL加一次彎曲應(yīng)力Pb不超過1.5S；
PL+Pb≤1.5S
.2 操作載荷限值：
（a）總體一次薄膜等效應(yīng)力Pm不超過最大壁溫平均值下材料的許用應(yīng)力Smt：
Pm≤Smt
（b）局部一次薄膜PL加一次彎曲應(yīng)力Pb組合滿足下面要求；
PL+Pb≤KSm
PL+Pb/Kt≤St
ASME Code Case 2843規(guī)定，EN 13445-3 2015中的分析分兩類：應(yīng)力分類法和直接法。其中附錄B直接法中詳細介紹了采用理想彈塑性材料進行蠕變分析的具體流程。與ASME標(biāo)準(zhǔn)不同，EN 13445中為了考慮不同結(jié)構(gòu)形式以及應(yīng)力狀態(tài)對蠕變的影響而引入了多個承載系數(shù)，通過他們之間的運算關(guān)系來最終確定該結(jié)構(gòu)的承載能力。特別的，為了充分考慮復(fù)雜結(jié)構(gòu)承壓時某部分首先進入屈服后結(jié)構(gòu)的承載能力差異，計算中需要考慮兩種特殊載荷：Ae和Au，其中，Ae表示某特定結(jié)構(gòu)承壓時某點首先進入屈服時的載荷情況；Au 表示主應(yīng)變達到 5%時的承載情況，分別用來表征該結(jié)構(gòu)的彈性及塑形承載能力。由于 EN 13445- 3 2015 中的直接法采用的是非線性極限分析，同時，每次分析還需計算多種情況，這些都對該方法的簡易推廣造成了一定的困難。
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