蠕变裂纹扩展寿命的准确评价是高温部件完整性评定、寿命设计和运行维护中的核心问题。基于宏观单参数C*的蠕变断裂力学的寿命评价方法,未有效纳入裂尖拘束效应的影响,因而其评价结果过于保守或非保守。为了提高含裂纹高温部件蠕变寿命评价的准确性,需要研究发展纳入裂尖拘束效应的高温部件蠕变裂纹扩展寿命评价的理论和技术方法。本文以纳入裂尖拘束效应的高温承压管道蠕变裂纹扩展寿命评价方法为研究目标,通过数值模拟、试验数据和理论分析相结合的方法,基于拘束参数R*,系统研究了不同几何三维试样的蠕变裂尖拘束表征;材料拘束相关的蠕变裂纹扩展速率;含轴向和环向半椭圆内表面裂纹承压管道的蠕变拘束和拘束参数R*解;材料蠕变性能对拘束参数R*的影响;基于C*-R*纳入裂尖拘束效应的承压管道蠕变裂纹扩展寿命预测和评价方法等。论文研究工作及主要结论如下:(1)通过有限元计算分析表征了不同几何、裂纹深度和加载方式三维试样的蠕变裂尖拘束。将拘束参数R*和不同拘束试样的蠕变裂纹扩展试验数据相结合,建立了 316H钢拘束相关的蠕变裂纹扩展速率式。(2)通过三维有限元分析,对高温空气环境下不同裂纹尺寸和径厚比的含轴向、环向半椭圆内表面裂纹的承压管道的蠕变裂尖拘束进行了分析和表征。结果表明,半椭圆表面裂纹的拘束水平随裂纹深度和裂纹长度的增加而增大。拟合得到了轴向、环向半椭圆表面裂纹的拘束参数R*的计算公式,并且验证了公式的准确性和管道裂纹拘束参数R*的载荷无关性。(3)基于轴向、环向半椭圆表面裂纹承压管道的拘束参数R*解和316H钢拘束相关的蠕变裂纹扩展速率,分析了含裂纹承压管道拘束相关的蠕变裂纹扩展速率。结果表明,含裂纹承压管道的拘束水平和蠕变裂纹扩展速率低于标准C(T)试样。对于含浅而短的轴向和环向半椭圆裂纹承压管道,其蠕变裂纹扩展速率分别为标准C(T)试样的0.33-0.58倍和0.26-0.44倍。在相同裂纹尺寸的条件下,环向半椭圆裂纹的裂尖拘束低于轴向半椭圆裂纹。(4)通过有限元分析,系统研究了材料蠕变性能对拘束参数R*的影响,提出了不同蠕变性能材料的拘束参数R*的估算方法。结果表明,拘束参数R*随材料蠕变指数n的增加而增大,但其和材料蠕变系数A无关。低拘束试样的R*对蠕变指数n比较敏感。(5)对不同裂纹深度a/W和试样厚度B/W的C(T),SEN(T)和M(T)试样进行了三维有限元拘束分析,分别用三个拘束参数R*,h和Tz表征分析了三种试样的蠕变裂尖拘束。结果表明,参数R*和h主要表征面内拘束,可以纳入部分面外拘束;参数Tz充分纳入了面外蠕变拘束,可以更好地表征面外蠕变拘束,具有较好的普适性。高拘束试样几何增强面外拘束效应。对于所有试样,裂纹深度a/W对参数R*和h的影响小于试样厚度B/W的影响。(6)基于纳入拘束效应的二参数C*-R*蠕变断裂力学,对高温空气环境下含轴向内表面裂纹的承压管道进行了蠕变裂纹扩展寿命预测和评价,并给出了评价方法。结果表明,对于一定的初始裂纹尺寸,在蠕变裂纹扩展过程中,基于二参数C*-R*计算得到的裂纹扩展长度和裂纹扩展面积比单参数C*法小;由二参数法计算预测的蠕变裂纹扩展形貌比单参数法更为准确;基于传统单参数C*的蠕变裂纹扩展寿命评价过于保守;基于参考应力法的C*计算引入了额外的保守。因此,为了减少蠕变裂纹扩展寿命评价中的过度保守性,需要纳入拘束效应并采用有限元法准确计算C*值。