混烃球罐的开裂原因

在停车检验期间某混烃球罐下极带环焊缝处存在大量表面裂纹,采用X射线应力测定仪对裂纹集中部位的残余应力进行测试,并通过化学成分分析、力学性能测试、断口微观形貌观察等方法对球罐开裂的原因进行了分析.结果表明:球罐下极带环焊缝熔合线和热影响区处发生了硫化物应力腐蚀开裂;在腐蚀介质及较大的残余拉应力作用下,裂纹在残余拉应力最大的下极带环焊缝热影响区萌生,随后以穿晶和沿晶形式扩展至熔合线.焊接前应合理选材,选择适合的焊接和热处理工艺,提高球罐安装后去应力热处理的质量,以降低残余拉应力;焊接后通过隔绝腐蚀介质、除去介质中硫化氢或水的方法降低开裂敏感性.     

GC—4超高强度钢应力腐蚀裂纹扩展特性

采用BL-WOL楔力加载平面应变断裂试样,研究了GC-4(40 CrMnSiMoVA) 超高强度钢在3.5％NaCl溶液和蒸馏水中的应力腐蚀裂纹扩展特性,测定了不同试验条件下的应力腐蚀开裂门槛值K_(ISCC)和裂纹扩展速度(da/dt)_(II)。结果表明,在环境介质中的应力强度因子门槛值K_(ISCC)仅及该钢断裂韧性K_(IC)的1/5～1/4。介质成份、电极电位、环境温度及热处理规范等都对裂纹扩展速度(da/dt)_(II) 有显著影响。分析表明,氢脆是导致GC-4.钢应力腐蚀开裂的重要原因之一。     

SPV490Q钢焊接接头在不同浓度硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂行为

对SPV490Q钢焊接接头的楔形张开加载(WOL)预裂纹试样在不同浓度硫化氢溶液中进行了应力腐蚀试验,测定了焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt。结果表明:随着H2S浓度的升高,SPV490Q钢焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC下降,应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt增大,焊接接头的应力腐蚀抗力降低。     

铝合金焊接接头的低温断裂性能COD研究

为研究2A14T6铝合金焊接接头(焊缝/熔合线/热影响区/母材)的低温(77 K/4.2 K)断裂韧度,文中采用三点弯曲法,通过自主研制的低温位移传感器及力学测试系统,得到重要的低温裂纹张开位移(crack-tip opening displacement,COD)性能参数,并结合断口的微观结构具体分析形貌与断裂韧度的关系.研究结果表明,该测试系统能有效测量材料的低温裂纹张开位移参数δ;低温下断裂韧度为热影响区>母材>熔合线>焊缝;对低温断口的微观形貌观察显示,韧窝大而深的微观结构对应低温抵抗裂纹开裂能力强、韧性好.     

喷丸处理对AISI304钢焊缝在NaCl水溶液中应力腐蚀行为的影响

对AISI304不锈钢氩弧焊缝表面进行了喷丸处理,通过光学显微镜和扫描电镜对材料表面及断口的微观组织进行了观察,用X射线应力衍射仪测试了喷丸处理前后试样的残余应力,并进行了在NaCl水溶液中的应力腐蚀试验。结果表明:喷丸处理前,AISI304不锈钢焊缝在NaCl溶液中具有明显的应力腐蚀开裂敏感性,应力腐蚀裂纹断口表现为脆性断裂,属于穿晶型裂纹;喷丸处理后表面获得了组织细化的硬化层,残余压应力有极大提高,有效地降低了不锈钢焊缝的应力腐蚀开裂倾向。     

含共线裂纹功能梯度材料断裂问题分析

应用分层原理分析了具有不同弹性模量含共线双裂纹的功能梯度材料断裂问题。通过积分变换得到嵌入功能梯度材料裂纹的应力场和位移场,结合边界条件、连续条件及单个裂纹的应力场和位移场,将求解该裂纹问题转化为求解奇异积分方程组。通过求解奇异积分方程组得到裂纹的应力强度因子。最后针对材料弹性模量和裂纹几何参数对应力强度因子的影响进行了探讨。结果表明材料弹性模量分布形式对裂纹的应力强度因子影响显著,该结果可为功能梯度材料制备及材料设计等提供理论依据。     

大模数淬火齿条表面裂纹扩展规律及寿命预测研究

针对大模数齿条的疲劳寿命难以精确计算问题,对大模数表面淬火齿条的裂纹扩展规律进行了研究。建立了含共线初始双裂纹的齿条FRANC3D模型,齿条啮合区离散为15个区域载荷;分析了表面感应淬火齿条硬度分布、残余压应力分布对疲劳裂纹扩展寿命的影响,推导了齿条的断裂韧度K_(IC)与应力强度因子门槛值ΔK_(th);运用FRANC3D软件,对双共线初始裂纹在三种水平间距下的裂纹扩展、联通、继续扩展过程进行了仿真,得出了应力强度因子幅值ΔK随裂纹深度a扩展的表达式;根据裂纹扩展速率da/dN与ΔK、K_(IC)、ΔK_(th)的关系,预测了三峡升船机齿条的寿命N。研究结果表明:齿条满足疲劳寿命要求,但表面感应淬火降低了齿条的疲劳寿命;硬度分布对于裂纹扩展的促进作用大于残余压应力的抑制作用。     

X80管线钢焊接接头的硫化氢应力腐蚀试验研究

采用X80管线钢焊接接头制作楔形张开加载（WOL）试样，在硫化氢介质中进行恒位移应力腐蚀试验，分别测得母材、焊缝和热影响区的临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，热影响区的‰最小，裂纹扩展速率最大，具有较差的抗应力腐蚀开裂的能力，是应力腐蚀开裂的薄弱环节。且通过对X80管线钢焊接接头的显微组织观察和基本力学性能研究，对影响X80钢应力腐蚀影响因素提供了试验依据，并对试验结果予以验证。     

HQ130钢熔合区微裂纹扩展形态及断口特征

通过“铁研”、金相和扫描电镜（ＳＥＭ）试验,对ＨＱ１３０ 高强钢焊接熔合区微裂纹扩展和断口形貌特征进行了研究。试验结果表明,ＨＱ１３０ 钢焊接裂纹大多起源于距熔化边界线２０～６０ μｍ 的半熔化区,一般是平行于熔合区扩展或是越过熔合区拐向焊缝中。裂纹扩展在焊缝区和半熔化区之间交替进行,并非严格按Ｗ／Ｆ界面破断。控制焊接线能量（≤２０ ｋＪ／ｃｍ ）可避免熔合区附近出现粗大的板条马氏体或上贝氏体,有利于防止焊接冷裂纹的产生和扩展     

汽车下摆臂断裂失效分析

采用OM、SEM、光谱仪等设备对下摆臂焊合件的焊接接头及母材显微组织、断口显微形貌和材料的化学成分进行了分析,发现焊缝中存在根部裂纹及焊缝边缘存在未熔合缺陷。由于焊接工艺不当,导致下摆臂在焊接接头中形成冷裂纹,在服役应力的作用下,疲劳裂纹扩展,最终导致下摆臂断裂失效。结果表明:通过焊接工艺的改进,增加焊后去应力退火,可降低冷裂纹风险。     

低合金高强钢焊接构件在高温锅炉水中的应力腐蚀开裂行为研究

分析了某公司的2#乙二醇R-120环氧乙烷反应器中C-11环焊缝开裂原因。对开裂C-11环焊缝开展了化学成分、金相观察、硬度测试、断口微观观察、EDS能谱分析等试验研究。试验发现：壳程、管板母材和焊缝金属化学成分分别满足SA543 Type B CL.1,SA508 Gr.4N CL.1和MGS 80的要求;从内壁管板侧热影响区起裂的主裂纹穿晶扩展,裂纹尖端沿晶扩展并有分叉,具有应力腐蚀裂纹特征;内壁附近焊缝两侧热影响区局部有马氏体组织;管板侧热影响区硬度最高为466.3 HV10;断口观察发现裂纹在内壁产生,是多源裂纹,沿壁厚向外壁扩展15 mm,断口上有冰糖状等轴晶和柱状晶;裂纹断口探测到P和Na元素。该反应器开裂原因是由于焊接导致在管板与壳程焊接区域存在较高的残余应力,在高温锅炉水介质中,发生了应力腐蚀开裂,由内壁向外扩展,最终导致泄漏。     

碱洗塔底换热器产生裂纹的原因分析

本文对一台换热器联箱的封头与箱体间焊缝及出口与箱体间焊缝多处出现裂纹进行了材质分析、宏观分析、断口宏观分析、金相分析、扫描电镜断口分析等多顶检测分析 ,通过分析确认裂纹是由应力腐蚀引起的 ,在此基础上提出了预防措施。     

基于ANSYS的裂纹尖端应力强度因子研究

通过ANSYS建立焊接接头三区域模型。分别定义了不同的力学性能参数来模拟焊接接头各个区域力学性能的不均匀性,分别计算裂纹处在焊接接头各个区域的应力强度因子。计算结果表明：焊缝应力强度因子最低,母材次之,热影响区最高。说明材料的屈服强度与裂纹尖端的应力强度因子有密切的关系。屈服强度越高,应力强度因子越低。     

Ⅰ、Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展的探讨

本文提出了一个Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹疲劳扩展的模型,分析得到疲劳裂纹扩展速率其中Δk_σ为拉应力强度因子,F为与应力状态有关的参数。ΔK_σ=cos~2θ/2(ΔK_Ⅰcos θ/2-3ΔK_Ⅱ sinθ/2) 分析表明拉应力强度因子幅度ΔK_σ是支配Ⅰ、Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展的力学参量。作者用18CrNiWA钢进行了纯Ⅰ型和Ⅰ、Ⅱ复合型的三点弯曲和偏裂纹三点弯曲的疲劳试验。试验结果与上述半经验公式符合良好,并且表明,(1)Ⅰ、Ⅱ复合型和Ⅰ型裂纹扩展遵循同一规律,只要在Ⅰ、Ⅱ复合型状态下用拉应力强度因子幅度ΔK_σ代替Ⅰ型时的AK_1即可;(2)Ⅰ、Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展的拉应力强度因子的门坎幅度值ΔK_(σth)等于Ⅰ型裂纹的门坎值ΔK_(Ⅰth)。     

2205双相不锈钢焊接接头裂纹失效机理分析

根据金相分析和断口扫描电镜分析，对2205双相不锈钢焊接接头裂纹进行了分析。结果显示热影响区上裂纹为应力腐蚀开裂。由于焊接的热作用导致焊缝热影响区沿铁素体晶界析出的二次奥氏体和铁素体／奥氏体比例失调，从而造成应力腐蚀开裂。     

裂纹圆棒法测PE100管材热熔对接接头的抗慢速裂纹扩展性能

采用裂纹圆棒(CRB)试验法对PE100管材热熔对接接头进行了不同载荷比的疲劳裂纹扩展(FCG)试验,研究了此对接接头的疲劳裂纹扩展机制,并通过外推法得到静载荷下的抗慢速裂纹扩展(SCG)性能。结果表明:当载荷比R相同时,随着最大初始应力强度因子K_(max)的增大,PE100管材热熔对接接头的疲劳裂纹扩展速率增大,疲劳寿命缩短;当K_(max)相同时,随着R的增大,疲劳裂纹扩展速率减小,疲劳寿命增大;裂纹逐步扩展区银纹纤维拉伸长度的减小与裂纹稳定扩展区次生裂纹与主裂纹叠加均加快了热熔接头的裂纹扩展速率;利用外推法得到静载下使用寿命为50a时所允许的最大初始应力强度因子为0.555 MPa·m~(1/2)。     

TA2钛合金焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展速率

对TA2钛合金焊接接头的母材区、熔合线、焊缝中心和热影响区的疲劳裂纹扩展速率、疲劳断口形貌以及显微组织进行了研究。结果表明:接头各区域的疲劳裂纹扩展速率相差不大,可直接用焊缝区的裂纹扩展速率表示;各区域试样的断口呈典型的疲劳断口形貌;母材区的平均晶粒尺寸约62.8μm,热影响区的约为110μm,晶粒尺寸对疲劳裂纹扩展速率没有明显影响。     

应力腐蚀损伤裂纹起始寿命计算模型

应力腐蚀破裂的三个阶段中(裂纹孕育期、裂纹扩展期、快断期)孕育期的裂纹起始寿命约占总寿命的90%,其分析估算的准确性对应力腐蚀总寿命的估算有决定性的意义.文中应用应力腐蚀损伤累积的概念,建立裂纹起始寿命计算的损伤模型,该模型考虑到应力与损伤的关系及应力腐蚀破裂的门槛值.以文献中光滑试件恒定应力应变腐蚀试验为算例,对不同初载荷作用下的应力腐蚀裂纹起始寿命进行计算,与试验结果对比有很好的一致性,说明该模型的可行性.     

加氢裂化装置排凝管裂纹分析及控制措施

借助无损、宏观、化学、金相、断口扫描、能谱等检测方法,对发生的两起加氢裂化装置管线排凝管(由0Cr18Ni9Ti制作)焊接区破裂损伤性质、特征、成因等进行试验分析。结果显示,破坏主要由Cl-引发的应力腐蚀开裂造成,H2S对开裂过程起促进作用;介质中含Cl-和H2S,并存在局部富集,是诱发应力腐蚀开裂的关键因素;外部条件(管线焊接区外保温材料被含较多Cl-的水液较长时间浸湿)也不可忽视;较高焊接残余应力和较宽敏化区范围,导致裂纹主要在焊缝区和加强管嘴侧扩展。并给出了相应的控制与处置措施。     

奥氏体钢传热管在42%氯化镁溶液(沸)中的应力腐蚀试验

通过奥氏体不锈钢传热管在沸腾42%MgCl2溶液中应力腐蚀试验,预制出含有轴向表面裂纹的试件,考察了08X18H10T奥氏体不锈钢在含氯离子介质中的应力腐蚀敏感性。对试件进行宏、微观分析,结果表明,介质中同时含氯离子和O2是该钢种发生应力腐蚀破裂的必要条件,对于未穿透管壁的表面裂纹,在裂纹前沿未开裂区域会产生C和S的偏析,材料塑性下降。