大量的化工容器是在高于室溫的條件下工作的。金屬材料的強度隨溫度而發(fā)生變化。

對高溫壓力容器要區(qū)別兩種不同的情況。

第一種是工作溫度在容器材料的蠕變溫度以下，設計時是以該材料在工作溫度下的機械強度為基準，按通常的安全系數選取許用應力。

第二種是工作溫度在容器材料的蠕變溫度以上，此時必須考慮材料的蠕變特性，按照容器的設計壽命來確定許用的應力水平。

本節(jié)要討論的是第二種情況。

? 蠕變溫度指材料開始呈現蠕變現象的溫度，對各種不同材料是 不同的。一般金屬材料的蠕變溫度Tc為： 

式中，Tm為金屬材料的熔點(K)。實際上，每種具體鋼號或金屬牌號都 有不同的蠕變溫度。大體上：碳鋼 > 350oC 低合金鋼 > 400~450oC 耐熱合金鋼 > 600oC  

? 有色金屬及其合金的蠕變溫度較低，如鉛及鈦等在室溫時受載就 會發(fā)生蠕變。

? 當金屬材料在高于蠕變溫度的溫度下工作時，會產生兩種現象： 蠕變變形與蠕變斷裂。在這里不作金屬學的探討，而從工程應用 的觀點作現象學的分析。為了敘述簡便，下面把“高于蠕變起始 溫度”簡稱為“高溫”。

(一)蠕變變形 

? 在光滑試樣單向拉伸試驗下，在 恒定溫度與恒定應力作用下，試 樣的應變—時間關系如圖所示。

? 蠕變變形有三個階段，第一階段 (01)為降速階段，第二階段(12) 為恒速階段，第三階段(23)為加 速階段，到點3發(fā)生斷裂。

? 在恒定溫度與不同應力下測試時，可以得到一組曲線，如圖所示。 圖中s1>s2>s3。應力越小則應變越小，相應地，應變速率越小。

? 通常在8個以上的不同應力水平做 試驗，歸納出蠕變應變與應力、時 間的關系式： 如果溫度T 恒定，則 

? 工程上為計算方便，常忽略第一階段 與第三階段，僅取第二階段，即恒速 階段。蠕變的應變速率可以用下式表 達：

(二)蠕變斷裂

? 在高溫和應力的長時間作用下，金屬材料到一定時間就會斷裂，從 下面兩張圖可以看出。蠕變斷裂壽命2R(小時)隨應力的降低而延長。 通常用光滑試樣在恒定應力和恒定溫度下作試驗。在一定應力下的 蠕變斷裂時間稱為該應力下的蠕變斷裂壽命，反過來，在一定時間 下產生蠕變斷裂的應力稱為該時間內的“持久強度”。

? 多個試樣在不同應力水平下進行試驗， 得到材料的持久強度與蠕變斷裂壽命的 關系曲線。 

? 多個試樣在不同應力水平下進行試驗， 得到材料的持久強度與蠕變斷裂壽命的 關系曲線。 

? 多數鋼材，應力-壽命曲線有一個轉折點F，標志斷裂機制的轉變。

? 當應力高于F點時，斷裂是穿晶的，斷口為韌窩狀，縱斷面上可觀察 到晶粒的拉長。 

? 當應力低于F點時，斷裂機制為沿晶界面的斷裂(沿晶斷裂)，晶界上 由于孔穴或微裂紋的積聚連貫而最終導致沿晶的宏觀裂紋擴展，引 向斷裂。

? 蠕變與持久試驗中數據的分散性很大，要在相當多的試樣的基礎上 才能得到一條代表性的平均曲線。如果曲線的兩段均可近似地看作 直線，則s與tR的關系可用下式表述： 

? 式中，指數m為負值。顯然，對二段曲線，B與m的值是不同的。 

 ? 工程上，由于設計壽命要求較長，在 105h以上，所以s較低，此情況，是沿 晶斷裂，且總應變量比較小，所以失 效時呈現“脆性斷裂”的特征，但實 際上與通常意義上的脆性斷裂是有區(qū)別的。

? 以上都是在高溫下作長時間試驗的情況。 

? 高溫下短時拉伸試驗，仍然可以獲得材料 在該溫度下的屈服點sy抗拉強度sb與塑性 形變曲線。但試驗的速度相對要快一些。

? 若試驗速度慢于高應力下的蠕變速度，則 會出現應力平臺，此時應力上不去而應變 不斷增加。圖示是高溫下短時拉伸試驗的 示意圖。 

? 高溫短時拉伸曲線(快速拉伸)有時對計算 應力集中部位初始加載時的變形量有用。

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產品介紹：

西安中試測控科技有限責任公司（以下簡稱“中試測控”）作為國內高端材料試驗設備領域的企業(yè)，其高溫蠕變試驗機以高精度、全自動化、多場景適配為核心競爭力，廣泛應用于航空航天、核電能源、超合金研發(fā)等關鍵領域。

技術架構與核心創(chuàng)新  

1. 超高溫穩(wěn)定控制體系  

   - 溫度范圍與均勻性：最高工作溫度達1600℃，采用多區(qū)獨立控溫技術，爐膛內溫度波動≤±1℃（國標要求為±2℃），滿足鎳基單晶高溫合金、陶瓷基復合材料等超高溫測試需求。  

   - 動態(tài)氣氛調控：支持惰性氣體（Ar、N?）、真空（5×10??Pa）及腐蝕性環(huán)境（如H?S）下的蠕變試驗，適配核電材料應力腐蝕模擬場景。  

2. 智能加載與數據采集系統(tǒng)  

   - 多軸載荷精準施加：最大載荷50kN，分辨率0.01N，支持拉伸、壓縮、彎曲復合加載模式，誤差率＜0.5%（行業(yè)平均為1.2%）。  

   - AI輔助變形監(jiān)測：集成激光散斑與數字圖像相關（DIC）技術，實時捕捉微米級應變，數據采樣頻率達1000Hz，較傳統(tǒng)引伸計效率提升3倍。  

3. 全生命周期管理平臺  

   - 基于工業(yè)互聯網的“CreepCloud”云平臺，實現試驗參數遠程設定、設備健康度預測（如加熱元件剩余壽命評估）及全球實驗室數據共享，2024年已接入國家材料科學數據中心。  

 市場競爭力與差異化優(yōu)勢  

1. 技術壁壘構建  

   - 擁有多項發(fā)明專利，其中雙閉環(huán)自適應控溫算法突破國外技術，實現1600℃下連續(xù)3000小時無故障運行。  

   - 與西安交通大學材料學院共建“極端環(huán)境材料測試聯合實驗室”，推動ASTM E139、GB/T 2039等標準迭代。  

2. 成本與效率優(yōu)勢  

   - 采用模塊化設計，維護時間減少40%（傳統(tǒng)設備需停機2天/次，中試機型僅需8小時）；  

   - 單臺設備日均能耗成本28元（同類進口設備約50元），2024年入選《國家綠色技術推廣目錄》。  

3. 服務生態(tài)布局  

   - “4小時響應圈”：在西安、成都、沈陽設立三大區(qū)域服務中心，提供現場校準、工況模擬定制服務；  

   - 培訓認證體系：聯合中國機械工程學會開展蠕變試驗操作師認證，累計培訓超500名專業(yè)人才。  

行業(yè)挑戰(zhàn)與未來規(guī)劃  

1. 當前技術瓶頸  

   - 極端條件（如2000℃+超高溫、強輻射環(huán)境）下的傳感器抗干擾能力仍需突破；  

   - 多物理場耦合（熱-力-化學）仿真模型精度不足，試驗數據與模擬結果偏差約15%。  

2. 2025-2028年戰(zhàn)略重點  

   - 超高溫擴展：聯合西北有色金屬研究院開發(fā)2000℃級碳-碳復合材料加熱體；  

   - 智能化升級：引入量子傳感技術，實現納米級原位應變監(jiān)測；  

   - 全球化合作：與德國茨維克（Zwick）共建歐洲研發(fā)中心，拓展歐盟市場認證（CE/EN標準）。