不锈钢板的蠕变反应和测试实验（上）

蠕变是一种缓慢的失效机理，可能发生在不锈钢板长时间暴露在高于其弹性极限的负载下。多数环境温度下，蠕变是非常缓慢且很不明显的。

对于不锈钢板材来说，提高环境温度会增加施加在负载下的不锈钢板变形率，如果要确保不锈钢板元件被安全地用于高温环境，了解给定的负载和温度下变形的速度是非常重要的。不这样做可能导致例如压力容器的过早失效或涡轮机壳体上燃气涡轮机叶片的结垢。

为了在发电厂和燃气轮机等应用中更高效地使用燃料，就要求组件可用于比设计要求更高的操作温度，为此开发新的抗蠕变不锈钢板合金。为了研究这些不锈钢板合金并产生设计数据，就需要使用蠕变试验。

在不锈钢板中，蠕变失效发生在晶界处，会导致晶间断裂。图1说明蠕变早期在晶界上形成的空洞。断裂的外观可能有些类似于脆性断裂，除了在施加的应力方向的少量伸长之外，几乎没有变形可见。

图1 蠕变早期在晶界上形成的空隙

蠕变试验使用施加恒定应力的拉伸试样进行，通常通过悬挂重物的简单方法进行。样品周围是一个恒温控制的炉子，温度由连接到样品标距长度的热电偶控制，如图2所示。试样的延伸由非常敏感的伸长计测量，因为失效前的实际变形量可能只有2％或3％。然后将测试结果标绘在应变对时间的曲线图上，得到与图3所示相似的曲线。

图2 蠕变试验的示意图

图3 典型的钢的蠕变曲线

试样设计基于标准拉伸试样。它必须是成比例的，以便比较结果，理想情况下应该比标准拉伸试样加工更严格的公差。特别是试样的直线度应控制在直径的一半以内。稍微弯曲的试样将引起弯曲应力，这会严重影响结果。不锈钢板的表面光洁度也很重要，样品应该光滑，无划痕，并且不会因加工操作而冷加工。引伸计应该安装在标距长度上，而不是安装在任何其他承载部件上，因为这些部件与标本的延伸部分很难分开。