特種表面沖擊強化抗應力腐蝕與疲勞技術及應用
應力腐蝕和疲勞是石化、化工、電力等行業核心裝備最危險的失效形式,每年造成經濟損失僅石化和化工等行業就高達數百億元。因此,開發低成本、高效、可靠的抗應力腐蝕和疲勞失效的表面處理技術成為保障石化、化工、電力等行業長周期安全運行的重大需求。項目以歷經十余年攻關和實踐,突破了特種表面沖擊強化抗應力腐蝕和疲勞失效的關鍵核心技術。該項目獲授權發明專利 15 件,發表學術論文 67 篇。
主要創新點包括:1.創新提出了表面沖擊強化結構的殘余應力場和微觀組織變化的預測方法。突破了焊接與表面沖擊兩個強非線性過程的殘余應力場直接耦合模擬技術;首次發現了沖擊中心區域存在“殘余應力坑”特征;實現了材料動態響應及微觀組織演化過程的仿真,揭示了表面沖擊壓應力層晶粒納米化機制,為表面沖擊強化工藝制定以及應力腐蝕和疲勞壽命評價提供關鍵參數。2.建立了材料表層應力腐蝕及疲勞裂紋擴展速率的預測模型,實現了表面沖擊強化后構件應力腐蝕和疲勞壽命的科學預測。揭示了表面沖擊強化技術提高材料抗應力腐蝕、抗疲勞的理論機制。突破了精確制定局部發生應力腐蝕和疲勞損傷裝備維修策略的瓶頸,奠定了表面沖擊強化抗應力腐蝕和疲勞定量壽命評價的理論基礎。3.發明了基于玻璃、超聲、激光的三種表面沖擊強化抗應力腐蝕和疲勞技術。研制了超聲、玻璃、激光表面沖擊強化裝置,提出了表面沖擊處理后微試樣性能評價方法,構建了沖擊工藝—微觀結構—強化效果協同評價體系,解決了石化、化工、電力等領域關鍵裝備的抗應力腐蝕和疲勞失效防治的難題。
南京工業大學
2021-01-12