为了减少二氧化碳的排放,保护环境和节约能源以及通过提高蒸汽的温度和压力来提高电厂效率,蠕变强度提高的铁素体钢P92钢已广泛应用于火力发电厂的超(超)临界机组。高温蒸汽管道制造往往采用焊接工艺,而焊接接头失效的事故常有报道。本文以连续损伤理论为基础,研究P92钢焊接接头在高温下的蠕变损伤情况,这对保证高温蒸汽管道的安全可靠的运行具有重要意义。由于焊接接头具有不均质性,焊接接头的不同部位具有不同的蠕变性能。本文通过热处理模拟焊接热循环的方法,获得P92钢热影响区的细晶区、粗晶区、临界区的模拟试样,同母材、焊缝金属试样一起,在650℃下进行不同应力水平的单轴蠕变试验。基于单轴蠕变的试验结果,采用非线性拟合的方法,拟合改进的K-R本构方程的理论蠕变曲线和蠕变试验值,得到了本构方程的参数。通过自行编制用户子程序,利用ABAQUS的UMAT接口,实现了在ABAQUS中对改进的K-R蠕变损伤本构方程的模拟,并通过一个厚壁圆筒的数值算例验证了程序的可靠性。在此基础上计算了细晶区单轴蠕变变形,计算结果和实验值吻合良好;计算了焊接接头在70 MPa下的蠕变损伤发展情况,结果表明细晶区损伤最严重,临界区次之,是焊接接头的薄弱区域。通过P92钢焊接接头在650℃下70 MP应力下的3000 h、4000 h、7000 h、7026 h(断裂)的试样高温持久试验,利用金相和透射电镜微观分析方法,研究经历不同蠕变时间后焊接接头蠕变损伤发展情况。分析结果表明:首先在细晶区产生蠕变孔洞,随蠕变时间增加,细晶区蠕变孔洞的数目不断增加尺寸不断增大,形成“之”字型裂纹,即细晶区蠕变损伤最严重和有限元计算结果一致,这表明P92钢焊接接头在低应力下蠕变断裂的机制是IV型开裂。细晶区的碳化物比较粗大且都在晶界上聚集。一方面有利于蠕变孔洞的形核和长大,促进蠕变损伤的增大;另一方面粗大的碳化物分布在晶界上降低了弥散强化作用,使细晶区的抗蠕变性能降低成为焊接接头的薄弱区域。因此为防止焊接接头产生IV型开裂,在保证P92钢机械强度的前提下,提高正火温度使碳化物充分的溶解在晶粒内部,防止未溶的碳化物在焊接过程中的经历较低温度热循环时发生粗化。