戴 晨, 纪冬梅, 吴臻茂, 郭恒超, 孙 权, 陈家佳

(上海电力学院 能源与机械工程学院, 上海 200090)

目前,世界各地对能源的需求量很大,因此提高火电厂蒸汽的压力和温度对提高热效率具有重大意义[1]。传统的低负荷的火力发电已经不能满足当今的能源需求,如今的火电厂都纷纷开始往高温高压的(超)超临界火电厂发展,(超)超临界火电厂的运行温度高达600 ℃以上,蒸汽压力高达30 MPa[2],传统的奥氏体钢材不能承受如此高的负荷。含9%～12%Cr的马氏体钢因其比传统的奥氏体钢具有更高抗氧化性和抗疲劳性而广泛应用于(超)超临界火力发电厂的高温结构中[3]。9%～12%Cr马氏体钢包含P91钢、P92钢、P122钢及X12CrMoWVNbN10-1-1钢等一系列高铬耐热合金钢。日本在P91钢的基础上开发出了一种具有优异高温蠕变性能的NF616钢,后纳入美国材料与试验协会(ASTM),称为P92钢[4],P92钢的抗热疲劳性、热传导系数、抗腐蚀性远优于其他9%Cr的铁素体耐热钢[5]。X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢是20世纪80年代欧洲在X21CrMoV12-1钢的基础上,通过添加 Nb,N,W元素,并调整其强化元素的含量开发出的汽轮机转子用钢,因其在600 ℃下具有较高的热强性、耐腐蚀性、抗氧化性以及焊接性能而广泛用于制作超超临界汽轮机叶片、转子和燃气轮机涡轮盘大锻件[6]。

近年来,国内外对9%～12%Cr马氏体钢进行了大量的蠕变-疲劳交互作用试验(以下简称“蠕变-疲劳试验”)来研究其蠕变-疲劳损伤特性以及影响其蠕变-疲劳寿命(以下简称“疲劳寿命”)的因素。文献[7]分别在550 ℃,600 ℃,650 ℃下对P91钢和P122钢进行了纯蠕变试验以及应变控制下的蠕变-疲劳试验,研究表明,P91钢和P122钢的疲劳寿命均随着保载时间的增加而减少。……