浙江省市場監管科學技術獎公示

獎項名稱

極端環境下金屬材料性能測試技術研究及應用

申報等級

□ 一等獎    R二等獎      □ 三等獎

是否同意降級

R是  □否

申報單位

（第一完成單位）

浙江省特種設備科學研究院

區域

省直

主要完成單位

浙江省特種設備科學研究院，浙江工業大學，浙江特富發展股份有限公司

主要完成人

鐘豐平，黃六一，包士毅，陳紀昌，張方，袁夢，鄧龍強

獎項的主要項目來源

□ 國家級    □ 省部級    R 其他   

具體計劃、基金的名稱和編號（不超過300字）：

1. 浙江省市監系統科研計劃NQI項目, 特種金屬結構材料性能檢測及安全評價關鍵技術研究與應用，20180109；

2. 浙江省特種設備科學研究院科研項目，Inconel 718合金原位觀察研究，ZTJ-201901004。

獎項的主要項目起止時間

起始：2018 年 01 月 01 日

完成：2021 年 06 月 01 日

組織驗收單位

浙江省市場監督管理局，浙江省特種設備科學研究院

成果登記號

DJ216002022Y0001

成果登記時間

2022年01 月 17 日

論文（篇）

14

專著（本）

0

授權發明專利(件)

0

其他知識產權(件)

1

直接經濟效益（萬元）

1324.455

間接經濟效益（萬元）

1720

二、獎項簡介

隨著科技的發展，在特種設備、石化能源及航空航天領域，大量金屬材料服役于高溫高壓、低溫深冷及腐蝕性介質中。逐漸嚴苛的服役環境會對金屬材料產生各種損傷，加速失效。例如，高溫高壓下渦輪葉片經受蠕變、疲勞以及蠕變-疲勞損傷而發生斷裂，深冷低溫環境下的儲氫容器發生脆性開裂，含氯離子溶液中奧氏體不銹鋼容器發生應力腐蝕開裂。為保障生產安全，開展極端環境下服役金屬材料性能測試研究十分必要。然而，相關檢測技術研究存在設備兼容性差，損傷機理復雜，研究存在空白等問題，亟需解決。在浙江省市場監督管理局和浙江省特種設備科學院科研項目的支持下，針對以上問題，開展了相關技術研究取得了以下創新成果并推廣應用。

1.      高溫環境下金屬材料性能測試技術研究與應用

針對Inconel 718合金，利用電子背散射衍射（EBSD）和能譜（EDS）探頭研究高溫疲勞、拉伸斷口附近顯微組織變化，闡明了微觀變形機制。開展原位拉伸研究，揭示了材料顯微組織與缺口擴展的關聯性，創新性的提出了一種用于評價缺口擴展的原位拉伸方法。針對Inconel 718合金，研究了預制缺口在700℃下多軸蠕變行為，揭示了缺口半徑與蠕變壽命之間關聯，利用掃描電鏡研究分析了顯微組織演變規律，結合數值仿真評價了壽命預測模型的適用性。針對P92鋼，系統性地研究了溫度、保載時間以及預疲勞的影響，揭示了高溫老化損傷劣化的微觀機制，分析驗證了壽命預測模型的適用性，給出了精度最優模型。針對石化領域在役的壓力管線，創新性的建立了一種快速有限元分析模型，研究分析了載荷極限及減薄缺陷的交互作用，闡明了缺陷尺寸及分布的影響。

2.      腐蝕環境下金屬材料性能測試技術研究與應用

針對304不銹鋼，利用超音速噴丸處理改變表面織構特性，研究闡明了噴丸處理對表面晶粒尺寸和殘余應力分布的影響規律。利用含氯離子溶液環境開展慢應變速率拉伸，研究獲得材料應力腐蝕敏感性指數。

3.      深冷環境下金屬材料性能測試技術研究與應用

研究搭建了一套深冷環境材料力學性能試驗裝置，可開展最低-190℃下拉伸/壓縮試驗。針對304不銹鋼及16MNDR，研究闡明拉伸性能隨溫度變化的規律，研究了低溫拉伸過程中聲發射信號變化規律，系統性地研究了溫度對傳感器耦合方式及信號采集的影響。

本成果共發表論文14篇，其中SCI 4篇，獲得實用新型專利授權1項。在推進過程中，項目組成員在參與修制訂國家標準4項。本成果在多家大型石油化工及高端制造業企業應用推廣，創造直接經濟效益1324.455萬元，間接經濟效益1720余萬元，產生了良好的社會影響。