随着我国在役超高压聚乙烯管式反应器服役时间的不断增长,管式反应器的安全运行受到越来越多研究者的关注。反应器运行期间,由聚乙烯热分解引发的短时超温会使反应管受到机械损伤与热损伤。为准确评估聚乙烯管式反应器的寿命,保证其安全高效运行,对超温作用下反应器材料的蠕变性能和损伤情况的研究显得尤为重要。本文以超高压聚乙烯管式反应器所用材料30CrNiMo8钢为研究对象,研究其在不同温度、时间和应力下的微观组织、硬度变化和断口形貌及蠕变损伤行为,建立适用该材料的蠕变寿命预测模型和损伤判定方法。论文的主要内容如下:首先,对30CrNiMo8钢进行拉伸性能测试、材料成分分析、硬度测试,了解了材料的基本力学性能。结果表明,30CrNiMo8钢的力学性能与AISI4340钢相似。其次,完成不同温度和应力条件下的单轴蠕变试验,分析蠕变结果,探索材料的蠕变变形机制,并从微观角度分析材料的显微组织变化和蠕变断裂机制。结果表明,在550℃时,蠕变变形机制为位错攀移,在600℃时,此时的蠕变变形机制以位错滑移为主。而蠕变断裂机制为韧性断裂。再次,开展对θ映射法预测材料蠕变寿命的研究,建立预测蠕变寿命的修正θ映射法。接着从连续损伤角度建立了蠕变损伤模型,获得模型材料常数。结果表明,修正的θ映射法预测寿命精度更高,且建立的蠕变损伤模型具有一定的适用性。最后,根据聚乙烯热分解时反应管的服役条件,开展30CrNiMo8钢的短时超温实验,通过观察超温处理后材料的金相组织、硬度情况,得到材料在不同温度和时间下的损伤程度,探究超温对材料蠕变性能的影响。结果表明,超温温度在Ac1温度以下时,材料组织会出现渗碳体的粗化,而超温温度在Ac1以上时,材料劣化的原因主要是材料的相变;且超温会减少材料蠕变寿命。