CN101482479B - 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。

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)

1.一种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，其中包括以下步骤：

(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，其测试步骤：

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′；

④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′；

⑤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′；

⑥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′；

⑦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是防护层达到失效时的使用温度谱循环总块数；

H_i′是在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′是在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是使用温度谱中的第i级温度；

T_i′是试验高温谱中的第i级高温；

T₁′是试验高温谱中的第1级高温；

h_i是使用温度谱中的第i级温度对应的小时数；

m是使用温度谱的类别数；

k是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。

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