近年来,随着燃油市场的迅猛发展,对渣油提纯工艺技术要求也越来越高。加热炉炉管长期处于恶劣的工作环境中而面临寿命临界期,炉管的疲劳失效对企业和人员会造成巨大的危害。为此,国内外学者在疲劳寿命研究方面做了较多工作,但对于多维应力状态下材料低周疲劳的相关研究和结论较少,因此本文的研究有一定的工程实际意义。本文选用TP347H作为低周疲劳试验材料,结合材料表面裂纹观测技术、高温低周疲劳试验技术、ANSYS有限元仿真技术、Matlab数据处理技术等方法,对炉管材料TP347H的疲劳失效机理进行研究,并对其高温低周疲劳特性及寿命进行评价。本文首先对TP347H材料进行常温下的低周疲劳试验,加工中间环状缺口圆柱形试样以形成复杂的三维应力环境,打磨抛光后,在0.2%应变幅下对缺口半径R=4的试样进行低周疲劳试验,利用中断试验法实时观测试验过程中缺口处的裂纹萌生及扩展情况,探究试验过程中试件疲劳失效的机理。通过试验研究发现:TP347H疲劳过程中产生的裂纹表现出明显的群体行为;当试验进行到N=7000及N=8000时,有两条裂纹萌生,在N=10000时两条裂纹分别与其周围的短裂纹合体并进一步扩展,至N=10480时两条裂纹合体成主裂纹,试件失效破坏。然后,在550℃高温下,对炉管材料TP347H的试验试件进行不同应变幅下(0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%)的高温低周疲劳试验,探究高温下试件疲劳寿命与疲劳应变幅的相关性,以及疲劳循环过程中的循环应力响应及应变循环行为。通过研究发现:材料的疲劳寿命N_f随加载应变幅ε_a增加呈现较为明显的下降趋势,且随着应变幅的变大,材料寿命的下降幅度逐渐降低,疲劳寿命在应变幅增加到0.3%后基本保持不变;材料在整个高温疲劳试验过程中表现出循环硬化现象和循环软化现象交替出现的特征,并伴有二次硬化现象;TP347H材料在高温疲劳试验过程中表现出较好的应变循环行为。最后,以Von Mises准则作为屈服条件,使用ANSYS Workbench软件对缺口试样标距内长度为25mm部分进行建模、网格划分及数值分析计算,确定试样危险点,结合Manson-Coffin公式,使用当量应变范围Δ(?)和当量塑性应变范围Δ(?)评价多维应力状态下材料的低周疲劳寿命N_f,在Matlab中对TP347H材料的寿命评价方程进行了拟合和计算。结果显示:在双对数坐标系下,当量应变范围Δ(?)和当量塑性应变范围Δ(?)均和材料的疲劳寿命N_f表现出良好的线性关系。