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随着经济发展和能源日趋紧张,对火力发电效率提出了更高的要求。309S奥氏体耐热不锈钢和X10Cr Al Si18铁素体耐热不锈钢作为过热器和再热器管的主要材料,其蠕变寿命是安全使用的决定因素。为了系统的研究309S和X10Cr Al Si18耐热钢的蠕变行为,本文通过单轴蠕变试验对其建立了幂律蠕变方程,并基于等温线外推法、Larson-Miller参数法、修正的θ投影法和蠕变损伤模型Kachanov-Robatnov(K-R模型)对蠕变试验结果进行寿命预测分析和损伤分析。本文主要研究内容和结论如下:(1)在700℃、800℃、850℃、900℃和650℃、700℃、750℃、800℃条件下分别对309S和X10Cr Al Si18耐热钢进行蠕变试验。309S耐热钢在700℃/100MPa和800℃/50MPa下获得了具有三个特征阶段的蠕变曲线,且700℃/100MPa蠕变寿命最长为480.129h,蠕变表观激活能为413.978k J/mol;X10Cr Al Si18耐热钢在700℃/15MPa和750℃/10MPa条件下获得了具有三个特征阶段的蠕变曲线,其蠕变断裂时间分别为491.449h、356.049h,蠕变表观激活能为188.42k J/mol。309S耐热钢在700℃、800℃、900℃和X10Cr Al Si18耐热钢在700℃、750℃条件下的蠕变应力指数均大于4,蠕变机制均为位错型蠕变,其蠕变断裂模式均为沿晶和穿晶的混合断裂。(2)基于唯象模型等温线外推法、Larson-Miller参数法建立了309S耐热钢在700℃、800℃、900℃和X10Cr Al Si18耐热钢在700℃、750℃的蠕变寿命预测模型。Larson-Miller参数法中C值取20,采用多项式非线性拟合,309S耐热钢在800℃/45MPa下的预测寿命为231.7h,实际寿命为249.79h,相对误差为7.23%,预测精度相对较高。(3)基于修正的θ投影法、蠕变损伤K-R模型建立了309S耐热钢在700℃、800℃、900℃和X10Cr Al Si18耐热钢在700℃、750℃的蠕变寿命预测模型。利用修正的θ投影法对309S耐热钢800℃/45MPa蠕变曲线及寿命进行预测,在蠕变第三阶段,当应变为26.45%,预测蠕变时间与试验蠕变时间的相对误差仅为2.9%。修正的θ投影法与Larson-Miller参数法相比,不仅能预测蠕变寿命,还能预测蠕变曲线,精度更高,安全可靠性更强。利用蠕变损伤K-R模型对309S耐热钢在700℃/130MPa的蠕变寿命进行预测,其预测蠕变时间与试验蠕变时间的相对误差为8.74%,误差在10%以内,预测精度较高。