金屬材料在一定溫度和長時間受力狀態下，即使所受應力小於其屈服強度，但隨著時間的增長，也會慢慢地產生塑性變形，這種現象稱為蠕變。金屬材料在一定溫度和規定的時間內的蠕變變形量或蠕變速度不超過某一規定值時所能承受的最大應力，稱為蠕變極限。
基本介紹
- 中文名：蠕變極限
- 外文名：Creep limit
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 釋義：某一規定值時所能承受的最大應力
- 套用：金屬
簡介,耐熱合金蠕變極限預測方法,選擇短時蠕變極限的β係數法,鈦制壓力容器的室溫蠕變極限,
簡介
金屬材料在一定溫度和長時間受力狀態下，即使所受應力小於其屈服強度，但隨著時間的增長，也會慢慢地產生塑性變形，這種現象稱為蠕變。金屬材料在一定溫度和規定的時間內的蠕變變形量或蠕變速度不超過某一規定值時所能承受的最大應力，稱為蠕變極限。
蠕變極限單位為帕斯卡，用符號σ表示。符號σ帶有三個指數,如σ0.2700/100,即表示試驗溫度為700℃時,經100小時試驗後, 允許伸長率為0.2%時的蠕變極限。此時還必須註明,蠕變極限是按總伸長率或殘餘伸長率測得的。在以給定的蠕變速度測定的蠕變極限時,符號σ帶有二個指數。如 σ1×10,即表示在試驗溫度為600℃時,蠕變速度為1×10%時的蠕變極限。此時必須註明測得規定蠕變速度的試驗時間。蠕變極限的單位為帕斯卡。
耐熱合金蠕變極限預測方法
蠕變極限是評定耐熱合金高溫強度的一項重要指標。根據材料的工作條件，通常使用的蠕變極限有兩種，一種是在規定溫度下引起規定的穩態蠕變速度的應力值。另一種是在規定溫度下及規定試驗時間內引起規定蠕變伸長的應力值。在給定試驗溫度下，欲求得某種合金的關係遠較測定關係複雜。
在對耐熱合金蠕變極限預測方法的探討中，通過對G106鋼和GH169鋼的原始蠕變曲線中三個參數的推導，得到普遍公式，可以較準確地預測其、它應力下的蠕變極限。從而節約大量試樣，提高了試驗效率和試驗質量。
選擇短時蠕變極限的β係數法
求合金的蠕變極限的關鍵是選擇應力。實際工作中採用嘗試法選擇應力。這種方法不但有盲目性，而且所選應力也不夠準確。根據實踐提出用β係數法來選擇短時蠕變極限。這種方法根據β係數可有目的地選擇應力。β係數法測定短時蠕變極限數據可靠、節省試樣，較應力嘗試法更有目的性。
鈦制壓力容器的室溫蠕變極限
鈦材比強度高、耐腐蝕性能好，同時具有較強的斷裂韌性，克服了普通結構材料在比強度與斷裂韌性上不可兼得的缺點。由於工業純鈦良好的耐蝕性能和可加工變形性能使其套用普遍，成為化工設備的主要材料之一。雖然工業純鈦具有較好的綜合性能，在使用過程中同樣會出現損傷、失效，嚴重影響了鈦制設備的安全運行。隨著鈦材在壓力容器中的大量使用，承壓結構的安全問題越來越引起廣泛重視。眾所周知，金屬材料在高溫下會產生顯著地蠕變行為，並且影響高溫結構的安全運行。不少材料在中低溫甚至室溫下也存在顯著的蠕變現象。其中工業純鈦的室溫蠕變行為較為顯著。近年來關於工業純鈦室溫蠕變行為的研究也比較豐富，包括蠕變特徵與變形機制的研究，本構方程與壽命預測方法的研究。當材料不考慮蠕變行為時，運用應力一應變曲線就能得到材料許用應力進行結構強度設計。當材料考慮蠕變行為時，結構設計需要考慮蠕變的影響。綜合考慮材料的拉伸與蠕變時，等時應力一應變曲線可套用於存在顯著蠕變變形的結構。中外學者給出了各種材料高溫等時應力一應變曲線，同時也廣泛地套用於計算高溫結構的承載能力以及構建與時間相關的失效評定圖。彭劍環良據工業純鈦的拉伸與蠕變試驗結果提出了不同溫度下的等時應力一應變曲線，這在一定程度上為鈦制結構的評定提供了可能。
極限載荷理論作為衡量結構最大承載能力的參量，已經得到深入廣泛的研究。對於存在蠕變特徵的材料，其極限載荷與室溫極限載荷不同。薛吉林等根據等時應力一應變的概念提出了蠕變極限載荷高溫環境下服役結構的極限載荷，並且將此概念套用到了含缺陷高溫管道的安全評定。
隨著蠕變時間的增加，極限載荷先快速下降然後緩慢下降，在0h≤t≤100h時，極限載荷下降顯著，但是隨後在100h≤t≤100000h時，極限載荷變化趨緩。
根據有限元結果給出了TA2壓力容器室溫極限載荷的預測公式。該公式能夠同時體現蠕變時間對極限載荷的劣化作用以及許用應變對極限載荷的強化作用，還能反應映徑比對極限載荷的增強作用。
