浙江省市场监管科学技术奖公示

奖项名称

极端环境下金属材料性能测试技术研究及应用

申报等级

□ 一等奖    R二等奖      □ 三等奖

是否同意降级

R是  □否

申报单位

（第一完成单位）

浙江省特种设备科学研究院

区域

省直

主要完成单位

浙江省特种设备科学研究院，浙江工业大学，浙江特富发展股份有限公司

主要完成人

钟丰平，黄六一，包士毅，陈纪昌，张方，袁梦，邓龙强

奖项的主要项目来源

□ 国家级    □ 省部级    R 其他   

具体计划、基金的名称和编号（不超过300字）：

1. 浙江省市监系统科研计划NQI项目, 特种金属结构材料性能检测及安全评价关键技术研究与应用，20180109；

2. 浙江省特种设备科学研究院科研项目，Inconel 718合金原位观察研究，ZTJ-201901004。

奖项的主要项目起止时间

起始：2018 年 01 月 01 日

完成：2021 年 06 月 01 日

组织验收单位

浙江省市场监督管理局，浙江省特种设备科学研究院

成果登记号

DJ216002022Y0001

成果登记时间

2022年01 月 17 日

论文（篇）

14

专著（本）

0

授权发明专利(件)

0

其他知识产权(件)

1

直接经济效益（万元）

1324.455

间接经济效益（万元）

1720

二、奖项简介

随着科技的发展，在特种设备、石化能源及航空航天领域，大量金属材料服役于高温高压、低温深冷及腐蚀性介质中。逐渐严苛的服役环境会对金属材料产生各种损伤，加速失效。例如，高温高压下涡轮叶片经受蠕变、疲劳以及蠕变-疲劳损伤而发生断裂，深冷低温环境下的储氢容器发生脆性开裂，含氯离子溶液中奥氏体不锈钢容器发生应力腐蚀开裂。为保障生产安全，开展极端环境下服役金属材料性能测试研究十分必要。然而，相关检测技术研究存在设备兼容性差，损伤机理复杂，研究存在空白等问题，亟需解决。在浙江省市场监督管理局和浙江省特种设备科学院科研项目的支持下，针对以上问题，开展了相关技术研究取得了以下创新成果并推广应用。

1.      高温环境下金属材料性能测试技术研究与应用

针对Inconel 718合金，利用电子背散射衍射（EBSD）和能谱（EDS）探头研究高温疲劳、拉伸断口附近显微组织变化，阐明了微观变形机制。开展原位拉伸研究，揭示了材料显微组织与缺口扩展的关联性，创新性的提出了一种用于评价缺口扩展的原位拉伸方法。针对Inconel 718合金，研究了预制缺口在700℃下多轴蠕变行为，揭示了缺口半径与蠕变寿命之间关联，利用扫描电镜研究分析了显微组织演变规律，结合数值仿真评价了寿命预测模型的适用性。针对P92钢，系统性地研究了温度、保载时间以及预疲劳的影响，揭示了高温老化损伤劣化的微观机制，分析验证了寿命预测模型的适用性，给出了精度最优模型。针对石化领域在役的压力管线，创新性的建立了一种快速有限元分析模型，研究分析了载荷极限及减薄缺陷的交互作用，阐明了缺陷尺寸及分布的影响。

2.      腐蚀环境下金属材料性能测试技术研究与应用

针对304不锈钢，利用超音速喷丸处理改变表面织构特性，研究阐明了喷丸处理对表面晶粒尺寸和残余应力分布的影响规律。利用含氯离子溶液环境开展慢应变速率拉伸，研究获得材料应力腐蚀敏感性指数。

3.      深冷环境下金属材料性能测试技术研究与应用

研究搭建了一套深冷环境材料力学性能试验装置，可开展最低-190℃下拉伸/压缩试验。针对304不锈钢及16MNDR，研究阐明拉伸性能随温度变化的规律，研究了低温拉伸过程中声发射信号变化规律，系统性地研究了温度对传感器耦合方式及信号采集的影响。

本成果共发表论文14篇，其中SCI 4篇，获得实用新型专利授权1项。在推进过程中，项目组成员在参与修制订国家标准4项。本成果在多家大型石油化工及高端制造业企业应用推广，创造直接经济效益1324.455万元，间接经济效益1720余万元，产生了良好的社会影响。