机械工程材料

作者：魏乾永, 王骁晓, 陈浩峰, 彭恒

关键词：R5规程, 热冲击, 过热器管板, 蠕变疲劳, 寿命预测

以800H奥氏体合金制成的气冷堆蒸汽过热器管板为研究对象，基于R5规程2/3分卷的弹性应力分析简化方法，结合有限元模拟，估算管板在经历冷热流体冲击后的稳态循环应力与应变，开展了蠕变-疲劳损伤分析，研究了循环载荷对管板关键位置失效行为的影响，预测了蠕变-疲劳寿命。结果表明：经历稳态保载→冷流体冲击→稳态保载→热流体冲击的单次循环过程后，管板危险点出现于管板与管箱壳壁连接处，蠕变损伤是导致管板失效的主导因素，其累积速率远高于疲劳损伤。流体冲击通过热应力的剧烈波动显著影响关键部位的应力应变响应，从而决定了蠕变-疲劳损伤的演变路径与累积效率，影响管板结构的服役寿命；在小范围温度波动工况中，冷流体冲击在直接加剧疲劳损伤的同时协同加剧蠕变损伤，强化了蠕变-疲劳交互作用，加速了结构失效；热流体冲击有利于降低塑性变形，同时抑制蠕变损伤累积，对结构的寿命影响更小。冷流体冲击的危险性显著高于热流体冲击，在需调节温度的小幅温变环境中，应优先采用热流体冲击工况。

来源：2025年第10期

《机械工程材料》期刊编辑部

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