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    雙螺栓管夾用金屬材料在高溫下的力學行為特點

     

    由于高溫下原子擴散能力的增大,雙螺栓管夾用材料中空位數量的增多以及晶界滑移系的改變或增加,使得材料的高溫強度與室溫強度有很大的不同??紤]材料的高溫強度時,除了溫度與力學這二個最基本的因素之外,還必須考慮時間及介質因素的影響。 在高溫條件下材料的變形機制增多,易發生塑性變形,表現為強度降低,形變強化現象減弱,塑性變形增加。強度隨溫度升高而降低,塑性則隨溫度升高而增加。對于大多數碳鋼、鉻鉬鋼和奧氏體鋼,強度極限隨溫度的變化大致上可分為三個階段:
    初始階段、中間階段和第三階段。
    在初始階段溫度較低,強度極限隨著溫度的升高而明顯降低。
    在中間階段,強度極限隨溫度升高而緩慢下降。
    在溫度較高的第三階段,強度極限急劇降低。
     
    雙螺栓管夾用碳鋼和某些低合金鋼(如Cr-Mo鋼、Cr-Mo-V鋼)在中間階段強度極限會出現一個升高的峰值,這是時效硬化所造成的。峰值溫度與雙螺栓管夾用材料的藍脆溫度相當。
                     
     
    碳鋼和Cr-Mo鋼的伸長率和斷面收縮率隨溫度的變化也可分為三個階段:
    初始階段、中間階段和第三階段。
    在初始階段,伸長率和斷面收縮率隨溫度升高而逐漸下降;
    中間階段,伸長率和斷面收縮率達到一個最低值,然后又開始回升;
    到第三階段,隨著溫度的升高,伸長率和斷面收縮率明顯升高。
     
    在高溫條件下,應變速度對雙螺栓管夾用材料的強度也有明顯的影響。應變速度越高,材料的強度也越高。盡管室溫下應變速度對強度也有影響,但在高溫下這種影響要大得多。 由于應變速率的這種影響,為了使高溫短時拉伸試驗的結果能相互比較,其試驗時間必須統一規定。各國在試驗標準中都對此作出了嚴格的要求材料在高溫條件下,承受不同的載荷,其斷裂所需的時間也不同。不但斷裂所需的時間隨著承受的應力增加而縮短,而且斷裂的形式也會發生改變。晶界強度與晶粒強度隨溫度增加而下降的趨勢不同,在其交點對應溫度TS(稱為等強溫度)以上,雙螺栓管夾用材料由穿晶斷裂變為沿晶斷裂。形變速度愈低則TS愈低強度隨溫度升高而降低,塑性則隨溫度升高而增加。
     
    力學行為及性能與加載持續時間密切相關
    在高溫下即使承受應力小于該溫度下的屈服強度,隨著承載時間的增加雙螺栓管夾用材料也會產生緩慢而連續的塑性變形,即材料將發生蠕變。在高溫下隨承載時間的增加塑性會顯著下降,材料的缺口敏感性增加,斷裂往往呈脆斷現象。
    溫度影響雙螺栓管夾用材料的微觀斷裂方式。環境介質對材料的腐蝕作用隨著溫度的升高而加劇,從而影響材料的力學性能。
     
    因此,雙螺栓管夾用材料的室溫力學性能不能反映它在高溫承載時的行為,必須進行專門的高溫性能試驗,才能確定材料的高溫力學性能,而溫度與時間是影響金屬高溫性能的重要因素,故研究金屬高溫力學行為必須研究溫度、應力和應變與時間的關系。
     

    滄州力瑞管道設備有限公司  雙螺栓管夾    20200317

     

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