氢致裂纹扩展的分形研究进展

阐述了分形断裂的发展及应用,指出分形应用于材料的断口分析,可从实验方面和理论方面 得出分维D与材料特性、物理量的关系.总结了国内外氢致裂纹扩展的分形研究成果,表 明了分形断裂力学引入可为环境断裂研究提供新思路.     

Ti—24Al—11Nb氢致脆断的分形研究

导出了使裂纹脆性扩展的外加应力场强度因子K_I和断口分形维数D_F的关系式其中d_f是断裂单元尺寸,L_o是常数,γ是真实表面能,E’=E或E/(1-v~2)测出1nk_1-D_F直线就可获得真实表面能γ、此方程适用于过载断裂和滞后断裂(如氢致开裂和应力腐蚀) 实验表明,Ti—24Al—HNb在动态充氢时能发生氢致滞后断裂,且门槛值较低,K_(IH)/K_(IC)=0.43实验测出的K_(IC)和氢致裂纹扩展的外加应力场强度因子K_I与其断口D_F的关系和上述理论公式一致     

氢致裂纹中氢压的理论表征及有限元求解方法

为了准确表征氢致开裂机理的氢压理论中氢压对裂纹扩展的作用强度,采用断裂力学理论系统地研究了氢压的表征方法及有限元计算的方法.根据氢压的作用方式及断裂力学相关理论,选择以I型裂纹为例,以K因子理论为基础推导了应力强度因子表征氢压作用的公式,包含线弹性模型与弹塑性模型下氢压单独加载与氢压和外载混合加载两种情形下的理论表征方式,分析了有限元方法求解氢压作用表征的几种方法.结果表明,使用J积分表征氢压对裂纹作用强度并不适用,而K因子表征却具有相当高的合理性与准确性,并且位移法比应力法更适宜表征氢压作用.     

中碳调质钢焊接区氢致裂纹行为的直接观察

本研究对铬镍系中碳调质钢(SNC631)的高温充氢试件及焊接试件中,氢致裂纹的宏观与微观行为,用光学显微镜及电镜进行了直接观察与记录。并对氢致裂纹萌生及扩展的某些机理,诸如微裂纹与塑性变形的关系,热影响区微裂纹的萌生与硫化物夹杂的关系,以及断裂形式与显微组织的关系等问题,有了进一步的认识。     

分形下材料裂纹的临界表面能

分形理论在金属断裂分析方面的应用越来越广,针对材料裂纹临界表面能与实际表面能存在较大误差的现象,分析并修正了临界表面能与分形尺度的关系.将裂纹临界表面能准则的裂纹平直路径扩展假设修正为分形路径扩展,采用分形理论建立了沿晶断裂、穿晶断裂、沿晶和穿晶混合断裂的分形模型,并根据自相似性分别计算其Hausdorff维数.最后在...     

Ni3Al＋NiAl双相合金的氢致开裂

利用恒载荷试样和WOL试样研究了Ni3Al NiAl双相合金中氢致裂纹形核的规律以及氢致滞后断裂归一化门槛应力σc/σf与试样中可扩散氢含量ωH0的关系,结果表明,氢致裂纹择优在NiAl相中或Ni3Al/NiAl相界面处形核扩展;Ni3Al能阻碍氢致裂纹扩展,恒载荷实验表明,氢致滞后断裂门槛应力随可扩散氢含量的对数线性下降,即σc/σf=0.58-0.042lnω0。     

超高强度钢37SiMnCrNiMoV应力腐蚀过程中声发射信号的研究

采用AE技术对超高强度钢37SiMnCrNiMoV在3.5%NaCl 溶液中的SCC行为进行研究.证明在裂纹的稳定扩展区内,裂纹是间歇,跳跃式的扩展.发现 腐蚀裂纹尖端的应力强度因子处于0.7KIC和0.23KIC时,平均每次声发射事件 对应的裂纹扩展量相近;应力强度因子处于035 KIC时,平均每次声发射事件对应 的裂纹扩展量较大;声发射事件的发生频率随应力水平的增加,有很大的增加.腐蚀裂纹扩 展的全过程存在两种不同的声发射信号.还证明了37SiMnCrNiMoV的应力腐蚀裂纹扩展过程 中,氢脆起着主要的作用.提出了计算腐蚀裂纹稳定扩展区内声发射事件累积数的公式.     

正火态抗酸管线钢的氢致开裂

为了研究正火态BNS抗酸管线钢的氢致开裂行为,对该钢进行了硫化氢腐蚀试验,检验了其氢致裂纹(HIC)敏感性。通过光镜(OM)、扫面电镜(SEM)并结合电子探针分析(EPMA)、显微硬度等方法,从显微组织、裂纹形貌、中心偏析、硬度等方面分析了BNS管线钢的氢致开裂行为。结果表明:正火态BNS管线钢中C、Mn元素中心偏析导致了高硬度的珠光体带状组织,这种带状组织是厚度心部大尺寸一字型氢致裂纹的主要裂纹源和扩展通道,裂纹进行穿晶型扩展;微小的氢致裂纹起源于钙铝酸盐类夹杂物处,当夹杂物周围不存在合适的裂纹扩展通道时,微小裂纹不会扩展形成大尺寸裂纹。     

Fe-3％Si单晶氢致解理断裂研究

用Fe-3％Si单晶试样对氢致解理断裂进行了研究。结果表明,Fe-3％Si单晶缺口试样在空气中拉伸时一般不发生解理,但在动态充氢条件下,即使室温慢加载也能产生解理断裂。对于Ⅰ+Ⅱ复合型试样,氢致裂纹并不沿断裂力学预示的开裂角扩展,而是沿解理面扩展,即氢促进了解理断裂。无论Ⅰ型还是复合型,氢致解理裂纹的da/dt—KⅠ曲线都由三个阶段组成,但Ⅰ型试样da/dt的平台值明显地比复合型的高。用各向异性断裂力学计算了作用在裂纹前各滑移系上的分切应立力,并配合断口观察确定了解理裂纹形核机理。研究了氢的促进作用。     

2.25Cr-1Mo钢氢致裂纹扩展行为研究

采用电解充氢方法对2.25Cr-1Mo钢氢致裂纹扩展进行试验,并采用甘油测氢法测定了2·25Cr-1Mo钢发生裂纹扩展时钢中扩散的平均氢浓度.为了进一步了解裂纹尖端的氢浓度大小对裂纹扩展的影响,利用有限元软件对氢在2.25Cr.1Mo钢中的扩散过程进行模拟分析,系统研究了在应力-氢环境交互作用下裂纹尖端周围的氢扩散规律,并给出了裂纹扩展时裂尖局部位置的氢浓度大小.     

FRACTAL RESEARCH ON CRACKS PROPAGATION OF GAS PIPELINE X52 STEEL WELDING LINE UNDER HYDROGEN ENVIRONMENT

1. IntroductionThe quality of gas pipeline welding-line directly affects the security of pipeline. Manyaccidellts of gas pipeline are related to hydrogen-damage in welding line. Quantitativeanalysis of the hydrogen-damaged failure behavior for pipeline steel welding line, underthe consideration of curvilinear propagation cracks (fracta) cracking), can provide mute:ally complemelltary information together with other metallography method. Coster et al.[11have reviewed the development of fractal …     

塑性变形在氢致断裂中的作用

采用慢应变速率拉伸方法,研究了Ｆｅ－Ｓｉ试样在空气中拉伸、动态充氢拉伸及在空气中预应变一定量后动态充氢伸等实验条件下的断理解过程,结果表明,只有在充氢过程中进行塑性变形才能引起氢致开裂,即塑性变形提氢致开裂的必要条件,氢致开裂过程是氢与位错交互作用的过程。     

超高强钢延迟裂纹的研究

采用四点弯曲试验及表面裂纹法试验分别研究了37SiMncrMoV 钢焊接接头的氢致裂纹和应力腐蚀开裂。高湿度能增大氢致裂纹和应力腐蚀开裂倾向。扫描电镜显示了氢致裂纹断口的沿晶断裂特征.用扫描电镜及光学显微镜研究了热影响区的局部熔化区及淬火区显微组织对裂纹倾向的影响。采用改进的焊接工艺,防止了高压容器的低应力破坏。     

氢致开裂和应力腐蚀机理的前沿问题

本文对各种氢致开裂和应力腐蚀机理进行了评述。指出,把氢促进局部塑性变形和弱键理论以及氢压理论联合起来就有可能发展新的氢致开裂机理;必须深入研究阳极溶解对位错发射,增殖和运动的影响才能提出合理的阳极溶解型应力腐蚀的机理。     

城镇燃气钢质管道带压焊接工艺研究

阐述城镇燃气钢质管道带压焊接的意义,分析带压焊接工艺中避免产生氢致裂纹的条件。按照相关标准的要求,确定带压焊接适用范围。采用管材为Q235B,规格为D426 mm×7 mm的管件制成试验装置,以水代替天然气,模拟燃气管道实际运行条件,进行带压焊接试验,对试样进行检验。结果表明,在运行压力不大于0. 4 MPa,规格为D426 mm×7 mm的燃气钢质管道上实施焊接,可以避免产生氢致裂纹,同时对实施带压焊接工艺提出了合理化建议。     

STRESS CORROSION CRACKING AND HYDROGEN INDUCED CRACKING OF ORDERED B_2－TYPE Fe_3Al

用ＷＯＬ恒位移试样研究了Ｂ_２结构的Ｆｅ_３Ａｌ和Ｆｅ_３Ａｌ＋Ｃｒ的应力腐蚀和氢致开裂．结果表明，水中应力腐蚀的门槛值和裂纹扩展速率均高于动态充氢时的相应值加Ｃｒ能提高Ｆｅ_３Ａｌ的Ｋ_（ＩＣ），Ｋ_（ＩＳＣＣ）和Ｋ_（ＩＨ）．氢致开裂断口随Ｋ_Ｉ下降由解理向沿晶转变，水中应力腐蚀则全是解理断口，这与Ｋ_（ＩＳＣＣ）较高有关．     

B_2型Fe_3Al金属间化合物的应力腐蚀和氢致开裂SCIEI

用ＷＯＬ恒位移试样研究了Ｂ_２结构的Ｆｅ_３Ａｌ和Ｆｅ_３Ａｌ＋Ｃｒ的应力腐蚀和氢致开裂．结果表明，水中应力腐蚀的门槛值和裂纹扩展速率均高于动态充氢时的相应值加Ｃｒ能提高Ｆｅ_３Ａｌ的Ｋ_（ＩＣ），Ｋ_（ＩＳＣＣ）和Ｋ_（ＩＨ）．氢致开裂断口随Ｋ_Ｉ下降由解理向沿晶转变，水中应力腐蚀则全是解理断口，这与Ｋ_（ＩＳＣＣ）较高有关．     

Investigation on hydrogen-induced cracking susceptibility of HG980D steel with yield strength 900 Mpa

In this paper, the microstructure and hardness of HG980D heat-affected zone ( HAZ) at different cooling rate t8/3 were studied, the implant critical fracture stress under three diffusible hydrogen conditions were measured, and the hydrogeninduced cracking (HIC) fructograph of steel HG980D were analyzed. The experimental results show that martensite exists in HAZ of HG980 D till t8/3 ≥ 150 s, the harden quenching tendency of HG980 D is greater; The implant critical fracture stress is related to diffusible hydrogen content significantly, at low hydrogen level, high restraint stress is needed to nucleate HIC, the fructograph is mainly microvoid coalescence, but at high hydrogen level, only small restraint stress can cause HIC occurrence, the fructograph is mainly quasicleavage. It is very important to choose ultra-low hydrogen welding consumable to weld steel HG980D to prevent hydrogen-induced cracking.     

Wasserstoffinduzierte Korrosion von niedriglegierten Stählen in wäßrigen Medien

Hydrogen induced corrosion of low alloy steels in hydrous media The absorption of hydrogen from media can lead to cracking in steels with a ferritic structure. The interaction of absorbed hydrogen and steel is governed by the hydrogen activity and by stress- and structure-dependent threshold values. Different types of hydrogen-induced corrosion are illustrated by means of tests performed on lowalloy structural steels. Surface blistering and internal cracking can occur on the one hand without external stresses. In the case of hydrogen-induced stress corrosion cracking on the other hand a differentiation is made between corrosion systems in which constant loading displays already cracking and systems in which the cracking is tied to slow strain rates within a critical range.     

INFLUENCE OF GRAIN SIZE ON STRENGTH AND HYDROGEN INDUCED CRACKING OF DUPLEX STAINLESS STEELS

The relation between grain size and strength of the duplex stainless steels and influence ofgrain size on properties of hydrogen induced cracking in these steels have been investigated.The Hall-Petch relation between grain size and strength of the steels is also followed.Thesusceptibility to hydrogen induced cracking of the steels increases with increasing grain size.