基于数字图像相关技术的微合金化25Cr35NiNb钢焊接接头蠕变变形表征

采用数字图像相关(DIC)技术通过分区引伸计与平均化法获得了在900℃和不同应力水平(37~55 MPa)下乙烯裂解炉管常用微合金化25Cr35NiNb钢焊接接头不同区域的高温蠕变应变曲线,结合显微组织分析探讨了蠕变损伤机理;采用由DIC技术获得的高温蠕变变形数据和基于遗传算法的全局优先算法进行参数识别,建立基于双曲正弦函数的蠕变本构模型,采用该模型对不同应力水平下焊接接头不同区域的蠕变变形行为进行预测,并进行试验验证。结果表明:在相同应力水平下焊接接头焊缝区域的最小蠕变应变速率比母材区域小,说明焊缝区域的抗蠕变变形能力优于母材区域;与焊缝区域相比,母材区域更早进入蠕变第三阶段,且蠕变变形更大,靠近熔合线3~5 mm处母材区域是整个焊接接头的薄弱区域。随着应力水平的降低,母材区域的骨架状碳化物M_(7)C_(3)相向块状、链状M_(23)C_(6)相转变,蠕虫状NbC相向粗大块状G相转变,同时晶内析出大量弥散分布的M_(23)C_(6)二次碳化物,G相与基体界面处形成蠕变空洞并相互连接形成裂纹;不同应力水平蠕变试验后焊缝区域组织仍保持骨架状形态,蠕变损伤程度较小。蠕变本构模型预测得到的蠕变应变与试验结果吻合较好,平均相对误差小于5%,说明该模型能够较好地预测微合金化25Cr35NiNb钢焊接接头的非均质蠕变变形行为。