基础知识讲座2高温持久试验.docx
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基础知识讲座2高温持久试验
基础知识讲课材料之
（二）——高温持久试验
1.概述
1.1什么叫高温持久试验：
其定义为：
金属在一定温度下拉伸时，经过某一规定的时间而发生断裂的应力，称之为高温持久强度。
而这一拉伸试验就叫高温持久试验。
在ASMEⅧ-2分篇中称之为应力持久试验，即在一定的温度下，施加一定的负载应力，测定其发生断裂的时间，这一拉伸试验称之为应力持久试验。
1.2进行高温持久试验的意义
（1）金属在高温下受外力作用下，对于变形和断裂的抵抗能力，称之为金属的高温强度。
金属高温强度有3个指标：
高温屈服强度（
或
）；
高温抗拉强度（
），亦称高温瞬时强度极限；
高温持久强度（
）,亦称高温持久强度极限；
（2）按GB150-2011标准要求，容器的壁厚是要用材料的许用应力[σ]来计算的，即常温时：
或
高温时：
t=
或
t
其中，Rm—材料标准抗拉强度下限值
Rel——材料标准室温屈服强度
—材料在设计温度下的屈服强度
—材料在设计温度下经10万小时断裂的持久强度的平均值
（3）根据GB150.2中的第3.6.1条及表2的规定，表2中许用应力表中粗线右侧的许用应力是由钢材10万小时的高温持久强度极限所确定。
众所周知，加氢反应器都是在400℃以上的高温工况下运行的，所以，对加氢反应器用材料进行高温持久试验是考核材料高温持久强度必须的要求。
（4）按ASME规范第Ⅷ-2分篇中3.4条铬—钼钢附加要求，在规定的条件下进行高温持久试验是一项必须进行的硬性要求。
2.高温持久试验的对象
2.1需做高温持久试验的材料和选用标准见表
（1）。
2.2仅对设计温度高于440℃（825℉）的容器A类焊缝用的焊材所焊的焊接接头做高温持久试验。
3.高温持久试验的试验条件见表2。
表2ASME规范第Ⅷ篇第二分篇中对Cr-Mo钢进行高温持久试验的要求
版本
章节号
2
Cr-1Mo
2
Cr-1Mo-
当设计温
度大于
试验
温度
加载
应力
破断
时间
当设计温
度大于
试验
温度
加载
应力
破断
时间
℃（℉）
℃（℉）
MPa（Ksi）
h
℃（℉）
℃（℉）
MPa（Ksi）
h
1998版
ASME规范案例CODECASE2098-2
/
/
/
/
468
（875）
538
（1000）
207
（30）
≥900
2001版
强制性附录26：
Cr-Mo钢有焊接和热处理附加要求的规则
441
（825）
510
（950）
207
（30）
≥650
468
（875）
538
（1000）
207
（30）
2004版
同上
441（825）
510
（950）
207
（30）
468
（875）
538
（1000）
207
（30）
2007版
第3.4节Cr-Mo钢附加要求
440（825）
510
（950）
210
（30）
470（875）
540
（1000）
210（30）
2010版
同上
440（825）
510
（950）
210
（30）
440（825）
540
（1000）
210（30）
4.试验的具体做法
4.1试样的热处理状态：
应按工况A（见图1）做焊后热处理。
工况A即为最大焊后热处理（MAXPWHT）。
4.2每一炉批号的焊材所焊的焊缝金属都要进行试验。
4.3应做一个全焊缝金属试样和一个焊接接头试样。
4.4具体试验条件按表2中2010版要求。
5.需要探讨的一个问题
按ASME规范Ⅷ-2分篇中3.4条（2010版）要求，只对标准为SA-542TypeB.cl4（即淬火+回火钢）的2
Cr-1Mo钢做高温持久试验。
而洛阳院等一些设计单位，要求当设计温度高于或等于440℃时，对于标准号为SA-387Gr22CL2的正火+回火态的2
Cr-1Mo钢也要求进行高温持久试验，笔者认为这是不合理的，原因有以下两点：
（1）淬火+回火的2
Cr-1Mo钢的Rm≈585~760MPa，Rel≥380MPa。
而正火+回火的2
Cr-1Mo钢的Rm≈515~690MPa，Rel≥315MPa。
对于强度较低的正火+回火钢按试验条件很难达到合格的强度。
（2）以国外Cr-Mo钢焊材知名厂家日本神钢公司焊材为例，其SAW的结果勉强合格，而SMAW的结果不论焊缝金属还是接头均不合格（见附件）。
（3）由此可见，对于标准号为SA-387Gr22CL2的正火+回火态的2
Cr-1Mo钢，其焊接工艺评定中要求做高温持久试验是不尽合理的。
附件：
日本神钢公司关于US-521S×PF-200，CM-A106N的试验结果。
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