钢铁研究学报

作者：蔡文河¹, 李炜丽², 王庆峰², 陈鑫², 程薇², 郭德瑞², 包汉生^3,4, 何西扣^3,4

单位：1.中国大唐集团科学技术研究总院有限公司,北京102200;；2.大唐华北电力试验研究院,北京100040;；3.钢铁研究总院有限公司,北京100081;；4.先进特殊钢全国重点实验室,北京100081

关键词：新一代煤电,疲劳,蠕变,蠕变-疲劳交互作用,蠕变-疲劳损伤机制

基金：新材料重大专项资助项目(2025ZD0610300,2025ZD0610301);煤炭重大专项资助项目(2025ZD1701200)

为构建新型电力系统并实现“双碳”目标,新一代煤电调峰机组大规模投运,其关键高温部件面临以疲劳-蠕变交互作用为特征的损伤模式。本文基于现行设计规范及P91/P92等材料试验数据,系统分析了锅炉厚壁部件在稳态与灵活调峰工况下的温度、应力及载荷变化特征,揭示了实验室高应力试验条件与实际低应力、频繁变载服役状态的差异,阐明了不同应力、温度及负荷变化、频率、速率等对蠕变孔洞演化、疲劳裂纹扩展及蠕变-疲劳损伤的影响机制。研究表明,调峰工况下厚壁部件因瞬态热应力与局部塑性应变显著提高,主导失效模式由稳态下的蠕变失效转变为以低周热疲劳及蠕变-疲劳交互为主的复杂损伤。结合工程案例,提出采用G115、C630R等高性能合金、优化部件几何形状降低应力集中、建立在线寿命评估系统等对策,构建近工况蠕变-疲劳试验体系与多因素损伤模型,并制定适用于调峰机组的材料选型指南,是保障其长期安全运行的关键。

来源：2025年第12期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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