由等量铁素体(a)和奥氏体(y)相组成的双相不锈钢具有优异的抗腐蚀性能和力学性能。因此双相不锈钢被广泛应用于发电厂、海洋建筑和海水淡化设施等。然而随着现代工业的发展,双相不锈钢的耐腐蚀性已经不能满足极端苛刻的高温和酸化氯化服务环境的要求。为了满足日益增长的需求,山特维克公司开发了具有优异耐腐蚀性能和机械性能的高合金化超双相不锈钢SAF2707 HD,与双相不锈钢相比,超级双相不锈钢SAF2707 HD是一种高合金双相不锈钢,点蚀阻力当量数大于48,可代替SAF 2507用于海水等酸蚀、含氯环境,并且非常适用于热海水等恶劣环境中。因此本论文主要针对超级双相不锈钢SAF2707 HD作为海洋立管材料时遇到疲劳失效的问题展开实验与模拟,利用扫描电子显微镜对该材料的疲劳失效机理进行分析,利用有限元软件ABAQUS以及疲劳分析软件FE-SAFE对该旋转弯曲疲劳试样进行了数值模拟。本课题主要研究工作与研究成果如下:1.为了研究超级双相不锈钢SAF2707 HD的旋转弯曲疲劳性能,在应力比R=-1,转速为3150r/min的实验条件下对该材料进行旋转弯曲疲劳实验,利用升降法计算得到该材料在空气介质下的旋转弯曲疲劳强度为679.5MPa,绘制了该材料的应力-疲劳寿命(S-N)曲线。2.通过扫描电子显微镜(SEM)对试样疲劳断口进行观察,分析试样疲劳裂纹源类型、断裂机制以及裂纹扩展方式。试样的疲劳断口整体呈现为韧性断裂,疲劳裂纹以穿晶的方式进行扩展。铁素体相整体呈现韧性断裂,奥氏体相整体偏向脆性断裂。利用EDS分析发现,疲劳断口上的夹杂物主要为碳化物和氧化物。3.对比分析了不同断裂机理导致试样断裂的疲劳断裂。统计数据表明,试样因表面裂纹源引起的断裂基本发生在10~5次循环或之下,而因内部裂纹源的断裂基本发生在10~6次循环,随着应力逐渐变大,疲劳源由一个变为多个。4.应用有限元软件对试样进行疲劳寿命模拟,得到了相应的疲劳寿命云图。实验所得寿命与模拟获得寿命之间的误差小于15%。证明了实验所得S-N曲线与有限元模拟的一致性。