硫化氢环境中低周疲劳裂纹扩展速率da/dN的研究

研究了4130X钢在硫化氢(H2S)腐蚀介质中的疲劳裂纹扩展速率da/dN。应用改进型WOL试样,采用符合实际工况的中等浓度200×10-6的H2S溶液、0.0067 Hz的超低周频率,在自行改造的专用低周腐蚀疲劳试验机上进行了试验。在恒定疲劳载荷谱作用下,采用三保险的位移测量装置,利用计算机自动采集系统,时时采集载荷及位移,用柔度方程求解试样瞬时裂纹长度。克服了表面直读法在腐蚀环境中不易观测裂纹长度的缺点,对所有试验数据,以KISCC为分界线,用Paris公式进行两段式拟合,给出了da/dN—ΔK的数学表达式,为确定气瓶的临界裂纹尺寸提供了试验依据。文中还将本试验结果与相关文献中其它硫化氢环境及空气中的疲劳裂纹扩展速率结果进行了比较。结果表明:H2S环境中裂纹扩展速率远大于空气中结果,不同环境、频率对da/dN有较大影响。     

国产CF62钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率

研究了新钢种国产CF62钢与日本对比钢种（WEL-TEN62CF）在海水介质中的低周腐蚀疲劳裂纹扩展速率da/dN，得出的da/dN～△K曲线可用Paris公式表达，符合腐蚀疲劳裂纹扩展速率的一般规律。国产新钢种CF62与日本对比钢种的da/dN基本相当，试验表明该钢在海水腐蚀条件下有较好的抗裂纹扩展性能。     

34CrMo4钢在湿H2S环境下的应力腐蚀试验研究

以车载压缩天然气气瓶用钢34CrMo4为材料,试样为紧凑拉伸(CT)试样,采用多功能动态应力腐蚀试验机进行恒位移速率拉伸试验,实测了在20,63,200,630和2000 ppm的硫化氢水溶液中的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC和裂纹扩展速率da/dt。结果表明,应力腐蚀临界应力强度因子KISCC随硫化氢浓度的增大而减小,但当硫化氢浓度达到一定量时,溶液的浓度对KISCC值的影响并不大;裂纹扩展速率da/dt随硫化氢浓度的增大而增大,但在630～2000 ppm范围内,硫化氢浓度对裂纹扩展速率影响很小。     

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。     

07MnNiCrMoVDR在硫化氢溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率数学模型

以空气中腐蚀疲劳裂纹扩展速率为基准，引入环境加速因子Cenv，且把Cenv与Cair合并为C，用于表达07MnNiCrMoVDR钢在硫化氢溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率。利用Matlab中的神经网络工具箱，以介质浓度、载荷频率、应力比作为输入节点，C作为输出节点，训练该网络预测不同条件下的裂纹扩展速率。根据训练完毕神经网络预测不同条件下的C，利用Original找出这三个影响因素在裂纹扩展速率系数C中的关系表达式，从而由Matlab中的统计工具箱回归出07MnNiCrMoVDR钢在硫化氢溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率数学模型。     

环境和缺口形状对LY12CZ铝合金疲劳短裂纹扩展的影响

研究不同环境下LY12CZ铝合金缺口短裂纹的扩展规律及缺口形状对短裂纹扩展规律的影响.相同△K水平下,短裂纹比长裂纹有更高的da/dN值,3.5%NaCl溶液的加入,使锐、钝缺口短裂纹的da/dN值都显著增加.但无论在何种环境下,锐、钝缺口短裂纹的扩展都呈明显的"马鞍"形状且溶液中的过渡裂纹尺寸高于空气中,用缺口根部塑性区大小、裂纹闭合效应和腐蚀介质的共同作用解释试验结果.尖缺口状态下,缺口根部塑性区尺寸很小,裂纹扩展主要受裂纹闭合影响;钝缺口状态下,缺口根部塑性区作用范围较大,裂纹扩展主要受其影响.     

硫化氢水溶液中07MnCrMoVDR钢的疲劳裂纹扩展速率及其影响因素分析

采用均匀设计方法对07MnCrMoVDR钢进行腐蚀疲劳试验，以空气中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率公式作为基准，引入环境加速因子Cenv，采用最小二乘法把H2S环境下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率公式通过da/dN=Cenv 1.37E-7（△K）^0.27104表达出来，采用多元线性模型Cenv=b0 b1f b2R b3D ε，利用Matlab中的统计工具箱回归出其系数，并分别做复相关系数R检验和F检验验证模型的准确性，最后通过标准系数法得出各影响因素的重要度。     

船用螺旋桨铜合金的腐蚀疲劳性能

本文模拟船用螺旋浆的受力状态及工作环境,采用小试样,低应力的高周疲劳进行裂纹扩展试验,来研究螺旋浆铜合金材料的腐蚀疲劳性能。重点测定裂纹扩展速率da/dN,并通过da/dN来估算疲劳裂纹扩展寿命,评定五种铜合金的优劣。探讨了它们的常规力学性能与腐蚀疲劳能之间的关系。对腐蚀疲劳断口进行了分析。同时比较了黄铜的锌当量及晶粒度对腐蚀疲劳性能的影响。     

2E12铝合金的疲劳性能与裂纹扩展行为

研究了2E12合金在不同应力水平下的疲劳性能及疲劳裂纹扩展速率,采用透射电镜和扫描电镜观察了该合金的微观组织和断口形貌特征.结果表明:高纯2E12合金具有良好的耐损伤疲劳性能,当应力比R=0.1时,疲劳强度σ=172 MPa,R=0.5时的疲劳强度σ=280 MPa,比R=0.1时提高了60%,缺口的存在降低了疲劳强度.R=0.1,△K=30 Mpa·m1/2时,da/dN约为2.7×10-3 mm/周,比国产2024合金裂纹扩展速率(6.5×10-3 mm/周)低60%左右.2E12合金疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区及瞬断区三部分组成,裂纹萌生一般位于试样表面应力集中处或不同类型的缺陷部位.     

两种工程结构用钢疲劳裂纹扩展速率的试验研究

对工程结构用钢20MnHR、A508-Ⅲ焊缝和热影响区的疲劳裂纹扩展速率进行了试验研究。试验采用CT试样，用七点递增多项式法求(da/dN)i与(△K)i，并分别将焊缝和热影响区同一组多个试样的(△K)i和(da/dN)i数据点合在一起进行整体回归分析。试验中得列了20MnHR疲劳裂纹扩展速率的斜率转折点，分别测出了平面应变区和平面应力区的Paris表达式。试验分析说明，以平面应变性质为基础的Paris表达式应用于实际工程结构较为安全。     

SPV50Q钢在湿H2S环境下抗应力腐蚀性能试验研究

用楔形张开加载(WOL)预裂纹试样研究了SPV50Q钢在湿H2S环境中的抗应力腐蚀性能。测定了SPV50Q钢母材及热影响区在湿H2S环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率;同时研究了H2S浓度、材质、热处理对SPV50Q钢应力腐蚀开裂的影响。     

45Cr钢的疲劳性能与强度塑性韧性关系的初步探讨

利用客观强度,微观塑性和断裂韧性所表示的疲劳裂纹等效应力应变图,导出了da/dN,△K (th),σ (cn)和N 0等疲劳性能表征参量和强度塑性韧性的半定量关系。并结合45Cr钢进行了讨论。结果表明：在一定的条件,所谓强度塑性的最佳配合,就是宏观强度和微观塑性的乘积最大。用一次加载（如拉伸、弯曲等试验）所得到的强度塑性韧性等来判断金属疲劳性能的好坏,一直是材料的设计,制造及失效分析等的重要课题,文献[1-3]引用了大量数据来论证它们之间的关系。但总的讲,这种关系是比较复杂的,如疲劳裂纹扩展门坎值△K (th)疲劳裂纹孕育期N 0,有时随强度的升高而升高,有时随强度的升高而降低,有时在一个范围内出现峰值[1]等。为了弄清这些关系,需要把宏观规律和微观断裂机制结合起来,因宏观性能特别是塑性,是材料形变在整体上的反映,它与局部的变形规律有很大不同。为此,我们提出用宏观强度,微观塑性和断裂韧性三个参量来描述疲劳性能的变化规律。以便使强度塑性韧性的合理配合向半定量的关系迈出一步。     

高强度结构钢腐蚀疲劳裂纹扩展机制图

本文研究了20SiMn2MoV高强度结构钢在蒸馏水和盐水中的腐蚀疲劳和应力腐蚀开裂行为。试验结果表明,应力比R对da/Dn-ΔK曲线及断裂机制类型有显著影响。提出了能够描述R影响的以ΔK和Km（Km=1/2[Kmax＋Kmax]）为坐标轴的腐蚀疲劳裂纹扩展机制图,并讨论了断裂机制转变的条件。     

焊缝匹配对力学性能影响的综合研究

对几种钢在静载、动载和疲劳载荷条件下的焊缝强度匹配分别进行了研究,并对有关接头进行了残余应力的测试。得出的结论是恰当地提高焊缝金属强度无论是对抗开裂性能还是止裂性能均是有利的;采用同种焊条LB52NS施焊A131和A537所构成的两种接头其强度匹配系数的差别对ΔK (th)无影响,对da/dN无论是在常规疲劳还是海水腐蚀疲劳也均无显著影响;强度匹配系数较高A131接头焊缝残余应力略低于强度匹配系数较低的A537接头焊缝的残余应力。     

X60螺旋焊管的应力腐蚀开裂试验研究

通过改进的WOL预裂纹试样应力腐蚀试验，得到了在500，1000ppm的硫化氢水溶液中，X60螺旋焊管的应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt，结果表明，随硫化氢水溶液浓度的增加，X60螺旋缝埋弧焊管应力腐蚀裂纹扩展速率增加，焊管抗应力腐蚀的寿命越短。     

16MnR钢在含H2S液化石油气中服役后性能的变化

对未使用过的和在液化石油气环境中服役多年的16MnR钢的化学成分、力学性能和耐腐蚀性进行了对比研究。结果表明：服役过旧材料的化学成分没有发生明显变化,但力学性能有一定程度降低。在含有高浓度H2S的改性NACE溶液中,两种材料的全面腐蚀速率均较低,但新材料表面出现鼓泡而旧材料出现大量裂纹。     

湿H2S环境下典型压力容器用钢应力腐蚀开裂门槛值的估算

针对压力容器用低合金钢在湿H2 S环境下的应力腐蚀开裂的机理 ,结合断裂力学方法推导了 16MnR、15MnNbR、0 7MnCrMoVR三种材料的氢诱发开裂的临界浓度及氢滞后断裂的临界应力场强度因子KISCC的估算表达式 ,与实验值进行了对比验证 ,并对极限浓度的概念进行了讨论。     

疲劳近门槛值区裂纹扩展模式变化的试验研究

利用扫描电镜观察疲劳门槛值区试样的裂纹表面形貌,研究了疲劳门槛值区裂纹扩展模式的分布,分析了裂纹扩展模式的变化对疲劳裂纹扩展速率da／dN的影响。结果表明,断口形貌存在面型断裂（沿晶或穿晶）（Faceted Fracture,FF）,面型断裂分数（Percentageof Faceted Fracture,PFF）最大值出现在循环塑性区尺寸接近原始奥氏体晶粒直径时。通过比较循环塑性区尺寸与晶粒尺寸,随着应力强度因子幅值AK的降低,裂纹先以辉纹型模式扩展,在PFF达到最大值后,裂纹以晶体学模式扩展。辉纹型模式扩展时,PFF的变化对da／dN影响不大;晶体学模式扩展时,由于FF诱发裂纹闭合,从而降低da／dN。     

CALCULATIONS TO ITS FATIGUE DAMAGE FRACTURE AND TOTAL LIFE UNDER MANY－STAGE LOADING FOR A CRANK SHAFT

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