P92钢作为火电和核电发电机组的主要材料之一,由于服役环境恶劣,长期受到蠕变和疲劳的交互作用。它是高温部件主要的失效模式之一。这种失效主要受温度、保载时间、疲劳损伤等因素的影响。目前,上述因素对P92钢蠕变-疲劳行为影响的研究还不够充分,不能完全支持其结构安全评定。因此,本文基于材料损伤演化机理开展了P92钢的蠕变-疲劳试验,从宏观上揭示了P92钢的蠕变-疲劳行为,从微观上观测了微裂纹和微孔洞的演化机理。为工程实践提供指导,具有重大的工程意义。本文开展了高温550-650℃下的蠕变-疲劳交互试验,研究温度、保载时间和疲劳损伤等因素对P92钢蠕变-疲劳行为的影响。随着温度的提高,P92钢的蠕变-疲劳寿命显著降低,循环软化更快,保载时间内的应力松弛现象更明显;保载时间主要影响材料的应力松弛行为,保载时间越长,应力松弛越充分;疲劳损伤会代替蠕变-疲劳循环应力响应的初始阶段,并大幅度减少稳定阶段的持续时间。但是试验中并没有观察到疲劳损伤对P92钢后续稳定阶段蠕变-疲劳行为的影响。随后采用线性累积损伤模型、应变范围划分模型和应变能密度耗竭模型对P92钢进行寿命预测,比较分析上述三种模型对P92钢的适用性。对试验前后的试样和断口开展金相和SEM观察,从微观组角度来解释蠕变-疲劳交互作用的损伤演化机理。微观组织分析表明,P92钢母材的微观主体为板条状回火马氏体,在晶界处弥散分布着大量的M₂₃C₆碳化物,且M₂₃C₆碳化物热稳定性差,会在长时间的蠕变后发生粗化和连接现象,降低材料性能。断口形貌分析表明,短时保载的蠕变-疲劳试样断口形貌具有明显的疲劳断口的特征。宏观上可以分为三个区域:疲劳源,裂纹扩展区和断裂区;微观上可以观察到二次裂纹和疲劳条带。而长时保载的蠕变-疲劳断口形貌具有明显的蠕变断裂的特征。此外,本文采用Chaboche塑性本构模型和应变强化的蠕变模型来模拟P92钢的蠕变-疲劳循环特性,其有限元结果与试验数据比较接近,能在一定程度上模拟P92钢的蠕变-疲劳循环变形行为。