蠕变极限

冶金工程学术语

金属材料在一定温度和长时间受力状态下，即使所受应力小于其屈服强度，但随着时间的增长，也会慢慢地产生塑性变形，这种现象称为蠕变。金属材料在一定温度和规定的时间内的蠕变变形量或蠕变速度不超过某一规定值时所能承受的最大应力，称为蠕变极限。

简介

蠕变极限单位为帕斯卡，用符号σ表示。符号σ带有三个指数,如σ0.2700/100,即表示试验温度为700℃时,经100小时试验后, 允许伸长率为0.2%时的蠕变极限。此时还必须注明,蠕变极限是按总伸长率或残余伸长率测得的。在以给定的蠕变速度测定的蠕变极限时,符号σ带有二个指数。如 σ1×10,即表示在试验温度为600℃时,蠕变速度为1×10%时的蠕变极限。此时必须注明测得规定蠕变速度的试验时间。蠕变极限的单位为帕斯卡。

耐热合金蠕变极限预测方法

蠕变极限是评定耐热合金高温强度的一项重要指标。根据材料的工作条件，通常使用的蠕变极限有两种，一种是在规定温度下引起规定的稳态蠕变速度的应力值。另一种是在规定温度下及规定试验时间内引起规定蠕变伸长的应力值。在给定试验温度下，欲求得某种合金的关系远较测定关系复杂。

在对耐热合金蠕变极限预测方法的探讨中，通过对G106钢和GH169钢的原始蠕变曲线中三个参数的推导，得到普遍公式，可以较准确地预测其、它应力下的蠕变极限。从而节约大量试样，提高了试验效率和试验质量。

选择短时蠕变极限的β系数法

求合金的蠕变极限的关键是选择应力。实际工作中采用尝试法选择应力。这种方法不但有盲目性，而且所选应力也不够准确。根据实践提出用β系数法来选择短时蠕变极限。这种方法根据β系数可有目的地选择应力。β系数法测定短时蠕变极限数据可靠、节省试样，较应力尝试法更有目的性。

钛制压力容器的室温蠕变极限

钛材比强度高、耐腐蚀性能好，同时具有较强的断裂韧性，克服了普通结构材料在比强度与断裂韧性上不可兼得的缺点。由于工业纯钛良好的耐蚀性能和可加工变形性能使其应用普遍，成为化工设备的主要材料之一。虽然工业纯钛具有较好的综合性能，在使用过程中同样会出现损伤、失效，严重影响了钛制设备的安全运行。随着钛材在压力容器中的大量使用，承压结构的安全问题越来越引起广泛重视。众所周知，金属材料在高温下会产生显著地蠕变行为，并且影响高温结构的安全运行。不少材料在中低温甚至室温下也存在显著的蠕变现象。其中工业纯钛的室温蠕变行为较为显著。近年来关于工业纯钛室温蠕变行为的研究也比较丰富，包括蠕变特征与变形机制的研究，本构方程与寿命预测方法的研究。当材料不考虑蠕变行为时，运用应力一应变曲线就能得到材料许用应力进行结构强度设计。当材料考虑蠕变行为时，结构设计需要考虑蠕变的影响。综合考虑材料的拉伸与蠕变时，等时应力一应变曲线可应用于存在显著蠕变变形的结构。中外学者给出了各种材料高温等时应力一应变曲线，同时也广泛地应用于计算高温结构的承载能力以及构建与时间相关的失效评定图。彭剑环良据工业纯钛的拉伸与蠕变试验结果提出了不同温度下的等时应力一应变曲线，这在一定程度上为钛制结构的评定提供了可能。

极限载荷理论作为衡量结构最大承载能力的参量，已经得到深入广泛的研究。对于存在蠕变特征的材料，其极限载荷与室温极限载荷不同。薛吉林等根据等时应力一应变的概念提出了蠕变极限载荷高温环境下服役结构的极限载荷，并且将此概念应用到了含缺陷高温管道的安全评定。

随着蠕变时间的增加，极限载荷先快速下降然后缓慢下降，在0h≤t≤100h时，极限载荷下降显著，但是随后在100h≤t≤100000h时，极限载荷变化趋缓。

根据有限元结果给出了TA2压力容器室温极限载荷的预测公式。该公式能够同时体现蠕变时间对极限载荷的劣化作用以及许用应变对极限载荷的强化作用，还能反应映径比对极限载荷的增强作用。

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