CN101482479A - 用包含疲劳载荷的高温t＇-h＇曲线计算金属防护层日历寿命的方法 - Google Patents

Abstract

用包含疲劳载荷的高温T′－H′曲线计算金属防护层日历寿命的方法。本发明方法属材料失效与保护技术领域。它主要解决包含疲劳载荷的金属防护层腐蚀日历寿命计算方法问题。它的技术方案和途径是：①编制使用疲劳载荷谱；②编制温度级别相同的使用温度谱和试验用的高温谱；③包含疲劳载荷的高温T′－H′曲线测试；④用包含疲劳载荷的高温T′－H′曲线和使用温度谱可求得模型(1)中的H₁′、H_i′、T₁′、T_i′、T_i和h_i，将这些参数代入模型(1)中，便可算出包含疲劳载荷的金属防护层的使用日历寿命。(模型(1)见右上)T₁′、T_i′和H₁′、H_i′——是包含疲劳载荷的高温T′－H′曲线中的第1级、第i级温度和相应的腐蚀时间；T_i和h_i——是使用温度谱中的第i级温度和对应的小时数。

Description

用包含疲劳载荷的高温T＇-H＇曲线计算金属防护层日历寿命的方法

所属技术领域

本发明方法属材料失效与保护领域。

技术背景

由于一些金属结构和设备的防护层在使用中，它们不仅受到腐蚀环境的作用，而且受到交变疲劳载荷的作用，因此在给它们确定日历寿命时，只考虑腐蚀环境因素是不够的，还要考虑疲劳载荷的影响。本发明者曾发明了“用高温T′-H′曲线计算金属防护层日历寿命的方法”，但这一方法对纯腐蚀是有效可靠的，而对有疲劳载荷的腐蚀工况就不太可靠，本发明方法解决了这一问题。

发明内容

在金属防护层的日历寿命计算中，首先把疲劳载荷引入到金属防护层T′-H′曲线的测试中，用该方法测出的T′-H′曲线，它包含了腐蚀环境和疲劳载荷的共同作用，这样用此T′-H′曲线计算得到的金属防护层日历寿命，就是使用腐蚀环境和使用疲劳载荷共同作用的日历寿命。

附图说明

附图是腐蚀环境和疲劳载荷共同作用下的金属防护层失效的高温T′-H′曲线，纵坐标是温度T(℃)，横坐标是腐蚀时间H(h)。

具体实施方案

1  编制温度级别相同的使用温度谱和试验的高温谱。

2  编制使用疲劳载荷谱。

3  包含疲劳载荷的高温T′-H′曲线测试方法：

(1)选择金属防护层的使用环境的介质成分和浓度，作为试验溶液。

(2)选择高温谱中四级高温T₁′、T₂′、T₃′、T₄′作为试验温度，且令T₁′>T₂′>T₃′>T₄′。

(3)试验方法

①在使用介质成分和浓度(d＝1)下，进行T₁′温度和一年疲劳载荷谱的循环腐蚀和疲劳试验，直至防护层失效为止，并测得腐蚀时间H₁′。

②在使用介质成分和浓度(d＝1)下，进行T₂′温度和一年疲劳载荷谱的循环腐蚀和疲劳试验，直至防护层失效为止，并测得腐蚀时间H₂′。

③在使用介质成分和浓度(d＝1)下，进行T₃′温度和一年疲劳载荷谱的循环腐蚀和疲劳试验，直至防护层失效为止，并测得腐蚀时间H₃′。

④在使用介质成分和浓度(d＝1)下，进行T₄′温度和一年疲劳载荷谱的循环腐蚀和疲劳试验，直至防护层失效为止，并测得腐蚀时间H₄′。

(4)绘制包含疲劳载荷的腐蚀高温T′-H′曲线：用上述试验的温度T₁′、T₂′、T₃′、T₄′和试验测得的防护层失效时间H₁′、H₂′、H₃′、H₄′，可绘制出如说明书附图的包含疲劳载荷的金属防护层失效的高温T′-H′曲线。

4  包含疲劳载荷的金属防护层日历寿命计算：

(1)选用计算模型(1)。

$\mathrm{\λ}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\frac{h_i}{H_i^{\′}+(T_i^{\′}-T_i)\frac{H_i^{\′}-H_1^{\′}}{T_1^{\′}-T_i^{\′}}}\right)=1---\left(1\right)$

式中：

λ——防护层达到失效时的使用温度谱循环总块数；

H_i′——在d₁＝1、第i级高温和疲劳载荷共同作用下，防护层失效的时间；

H₁′——在d₁＝1、第1级高温和疲劳载荷共同作用下，防护层失效的时间；

T_i——使用温度谱中的第i级温度；

T_i′——试验高温谱中的第i级高温；

T₁′——试验高温谱中的第1级高温；

h_i——使用温度谱中的第i级温度对应的小时数；

m——使用温度谱的类别数；

k——使用温度谱的级别数。

(2)由包含疲劳载荷的腐蚀高温T′-H′曲线可求得H₁′、H_i′、T₁′和T_i′。

(3)由使用温度谱求得T_i和h_i。

(4)将求得的H₁′、H_i′、T₁′、T_i′、T_i和h_i代入模型(1)中，即可算出“λ”值，再由使用温度的一个谱块的小时数，便可求出包含疲劳载荷的金属防护层使用日历寿命。

Claims (1)

1. 本发明方法的技术特征，是可以计算在疲劳载荷和腐蚀环境共同作用下的金属防护层的使用日历寿命。它申请保护的范围，是包含疲劳载荷的高温T′-H′曲线的测试方法：

   (1)选择金属防护层的使用环境的介质成分和浓度，作为试验溶液；

   (2)选择高温谱中四级高温T₁′、T₂′、T₃′、T₄′作为试验温度，且令T₁′>T₂′>T₃′>T₄′。

   (3)试验方法：

   ①在使用介质成分和浓度(d＝1)下，进行T₁′温度和一年疲劳载荷谱的循环腐蚀和疲劳试验，直至防护层失效为止，并测得腐蚀时间H₁′；

   ②在使用介质成分和浓度(d＝1)下，进行T₂′温度和一年疲劳载荷谱的循环腐蚀和疲劳试验，直至防护层失效为止，并测得腐蚀时间H₂′；

   ③在使用介质成分和浓度(d＝1)下，进行T₃′温度和一年疲劳载荷谱的循环腐蚀和疲劳试验，直至防护层失效为止，并测得腐蚀时间H₃′

   ④在使用介质成分和浓度(d＝1)下，进行T₄′温度和一年疲劳载荷谱的循环腐蚀和疲劳试验，直至防护层失效为止，并测得腐蚀时间H₄′：

   (4)绘制包含疲劳载荷的腐蚀高温T′-H′曲线：用上述试验的温度T₁′、T₂′、T₃′、T₄′和试验测得的防护层失效时间H₁′、H₂′、H₃′、H₄′，可绘制出如说明书附图的包含疲劳载荷的金属防护层失效的高温T′-H′曲线。

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