研究背景
研究方法
该工作研究了蒸汽氧化过程中产生的氢对9Cr-0.5Mo-1.8W-V-Nb 钢（Gr.92）在650°C蠕变变形和断裂延展性的影响。研究人员将 Gr.92 钢在蒸汽和空气中的蠕变数据进行了比较，分析了最小蠕变速率时间)、最小蠕变速率应变、最小蠕变速率、断裂时间和总应变等参数。
图1. Gr.92钢在650 °C下，在蒸汽中和空气中的蠕变断裂时间与达到最小蠕变速率的时间
研究亮点
蒸汽环境中的氢会降低Gr.92钢的蠕变延展性。Gr.92 钢在蒸汽中的总应变明显小于在空气中的总应变，而其他蠕变参数，如达到最小蠕变速率的时间、达到最小蠕变速率的应变、最小蠕变速率和断裂时间在蒸汽和空气中都基本相同。
氢增强形变诱导空位形成模型能够解释Gr.92钢在蒸汽和空气中的蠕变行为差异。蒸汽氧化产生的氢会均匀分布在 Gr.92 钢试样中，并促进形变诱导空位的形成，从而加速蠕变损伤积累，最终导致总应变降低。
加速蠕变阶段的大应变和蒸汽环境中氢的存在共同促进了微孔的形成，加速了 Gr.92 钢的蠕变损伤。
图2. 左图：Gr.92钢在650 °C的蒸汽和空气中进行测试的应力与破裂时间曲线。右图：Gr.92钢在650 °C下的总应变与蠕变断裂时间的曲线
研究意义
该研究揭示了氢对Gr.92钢蠕变性能的影响，表明在评估耐热钢在蒸汽环境中的长期服役性能时，需要考虑氢的影响，尤其是在USC火力发电厂等应用场景中。
F. Abe, H. Chang, W. Yan, M. Wang, C. Shang, Y. Lu, K. Yagi, X. Ren, Influence of hydrogen produced during steam oxidation on creep deformation and rupture ductility of Gr.92 steel, International Journal of Pressure Vessels and Piping 214 (2025) 105410. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2024.105410
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编辑点评
蒸汽环境中氢的存在促进了空位和孔洞的形成，导致蠕变延展性降低。这种影响主要体现在蠕变延展性，而对蠕变寿命和最小蠕变速率等无显著影响。
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