特種表面沖擊強化抗應(yīng)力腐蝕與疲勞技術(shù)及應(yīng)用
應(yīng)力腐蝕和疲勞是石化、化工、電力等行業(yè)核心裝備最危險的失效形式,每年造成經(jīng)濟損失僅石化和化工等行業(yè)就高達(dá)數(shù)百億元。因此,開發(fā)低成本、高效、可靠的抗應(yīng)力腐蝕和疲勞失效的表面處理技術(shù)成為保障石化、化工、電力等行業(yè)長周期安全運行的重大需求。項目以歷經(jīng)十余年攻關(guān)和實踐,突破了特種表面沖擊強化抗應(yīng)力腐蝕和疲勞失效的關(guān)鍵核心技術(shù)。該項目獲授權(quán)發(fā)明專利 15 件,發(fā)表學(xué)術(shù)論文 67 篇。
主要創(chuàng)新點包括:1.創(chuàng)新提出了表面沖擊強化結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力場和微觀組織變化的預(yù)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(yīng)力場直接耦合模擬技術(shù);首次發(fā)現(xiàn)了沖擊中心區(qū)域存在“殘余應(yīng)力坑”特征;實現(xiàn)了材料動態(tài)響應(yīng)及微觀組織演化過程的仿真,揭示了表面沖擊壓應(yīng)力層晶粒納米化機制,為表面沖擊強化工藝制定以及應(yīng)力腐蝕和疲勞壽命評價提供關(guān)鍵參數(shù)。2.建立了材料表層應(yīng)力腐蝕及疲勞裂紋擴展速率的預(yù)測模型,實現(xiàn)了表面沖擊強化后構(gòu)件應(yīng)力腐蝕和疲勞壽命的科學(xué)預(yù)測。揭示了表面沖擊強化技術(shù)提高材料抗應(yīng)力腐蝕、抗疲勞的理論機制。突破了精確制定局部發(fā)生應(yīng)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(yīng)力腐蝕和疲勞定量壽命評價的理論基礎(chǔ)。3.發(fā)明了基于玻璃、超聲、激光的三種表面沖擊強化抗應(yīng)力腐蝕和疲勞技術(shù)。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(gòu)建了沖擊工藝—微觀結(jié)構(gòu)—強化效果協(xié)同評價體系,解決了石化、化工、電力等領(lǐng)域關(guān)鍵裝備的抗應(yīng)力腐蝕和疲勞失效防治的難題。
南京工業(yè)大學(xué)
2021-01-12