T型焊接接头的低温P—da／dN—ΔK曲线

T型焊接接头是海洋工程中较为典型的结构细节，研究其低温P－da/dN-ΔK曲线，对确定焊接构件在冬季服役时的检修周期具有重要意义。在100吨MTS电液伺服材料试验机上进行了3件T型焊接接头的低温疲劳裂纹扩展试验，测出了其中值da/dN-ΔK曲线，通过样本试验的理论推导与计算，利用变异系数CV的经验取值，初步得出T型焊接接头的低温P－da/dN-ΔK曲线。     

T型焊接接头的低温P－da/dN－△K曲线

T型焊接接头是海洋工程中较为典型的结构细节,研究其低温P－da/dN－△K曲线,对确定焊接构件在冬季服役时的检修周期具有重要意义。在100吨MIS电液伺服材料试验机上进行了3件T型焊接接头的低温疲劳裂纹扩展试验,测出了其中值da/dN－△K曲线。通过小样本试验的理论推导与计算,利用变异系数Cv的经验取值,初步得出T型焊接接头的低温P－da/dN－△K曲线。     

“过载”在da/dN—ΔK曲线与ΔK_(th)降载法测量中的影响及其对策

对在 10 - 5～ 10 - 7mm cycle疲劳裂纹扩展曲线da dN—ΔK和疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth测量中常用的降载法进行研究。每一级载荷疲劳裂纹扩展二次 (Δa1i,ΔN1i)和 (Δa2i,ΔN2i)。用多点多项式分别拟合 (Δa1i,ΔN1i,ΔK1i)和(Δa2i,ΔN2i,ΔK2i) ,i=1,2 ,3 ,… ,n。每一种材料得到两条da dN—ΔK曲线和两个ΔKth。结果表明 ,降载法中的前一级载荷仍明显有过载作用 ,干扰材料疲劳裂纹扩展 ,影响测量数据的真实性。本文提出解决方法———“二次扩展法” ,即在每一级载荷 ,舍去受前一级载荷影响大的第一次循环数据 ,而用受前一级载荷影响较小的第二次循环数据作为疲劳裂纹扩展曲线da dN—ΔK和计算疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth的数据     

TLVW1114Ti钢疲劳特性研究

对TLVW1114Ti材料进行了疲劳试验,得到了应力 寿命曲线,当σ>σ0.1=402MPa时,N=4.102×1044σ-14.501;得到了应变疲劳特性Δσ/2=1006(2Nf)-0.0998,Δεp/2=1.1758(2Nf)-0.7487,Δσ/2=977.7(Δεp/2)0.1321;当da/dN≥5×10-5mm/周,其裂纹扩展速率为da/dN=2.2364×10-9(ΔK)3.1541,当da/dN<5×10-5mm/周,da/dN=1.54147×10-14(ΔK)8.644。     

ADB610钢焊接接头中疲劳裂纹的扩展速率

对新型ADB610低碳贝氏体钢进行了焊条电弧焊接,采用柔度法得到了焊接接头裂纹长度(a)和循环寿命(N)的关系曲线;根据a-N曲线采用一次七点递增多项式拟合方法计算了母材、热影响区和焊缝的疲劳裂纹扩展速率(da/dN),并和应力强度因子范围(ΔK)数据进行回归拟合,得到了以Paris公式表达的焊接接头各区域的疲劳裂纹扩展速率表达式。结果表明:在疲劳裂纹扩展的初期和中期,焊缝的裂纹扩展速率最慢,母材区裂纹扩展速率最快;在裂纹扩展末期,三区域的裂纹扩展速率相近。     

裂纹扩展速率对比试验的研究

本文阐述了如何进行裂纹扩展速率(da/dN)对比试检,并给出了一种高强合金不同工艺的da/dN对比试验的实例。试验按航标的规定进行,计算da/dN采用“七点递增多项式”拟合微机方法。对比采用固定△K,用插值法求取相应的da/dN数据,给定5％的显著度,在B区范围内,对比其lgda/dN—lg△K直线,(用统计处理的成组对比法)。对比结果:在显著度为5％情况下,三种工艺状态的抗裂纹扩展能力无显著差异。就裂纹扩展速率而言,此工艺一、工艺二可应用于工程中。     

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。     

da/dN实验数据的一种处理方法

一、引言关于裂纹疲劳扩展速率,近年来研究很多。目前关于da/dN的数学表达式已有数十种之多。其中最为常用的是Paris提出的半经验公式: da/dN=C(ΔK)~m (1)     

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。     

基于CJP模型的疲劳裂纹扩展率曲线及应用方法

利用数字图像相关技术开展工业纯钛5种不同高宽比CT试样的疲劳裂纹扩展率试验,分别采用传统应力强度因子范围ΔK和基于CJP模型理论框架的新应力强度因子范围ΔK_(CJP)对数据进行分析,得到的da/d N-ΔK和da/d N-ΔK_(CJP)曲线均有效反映了试验数据分布规律,具有良好的拟合效果。相较于传统参量ΔK,ΔK_(CJP)直接由裂尖位移场求解,无需进行修正即可用于材料疲劳裂纹扩展率描述,具有与CT试样高宽比无关的特性;作为ΔK_(CJP)的两个组成参量,ΔK_F、ΔK_R与传统ΔK数据间均呈现出某种总体变化趋势,分别可用二次多项式和线性方程表征。构造了ΔK_(CJP)与ΔK的关联函数,并由此推导出ΔK_(CJP)表达式,为da/d N-ΔK_(CJP)曲线在材料与结构的失效分析和安全评价中的应用提供了有效途径,拓宽了CJP模型的工程应用范围。     

各种钢的疲劳裂缝扩展性能

进行了各种钢的疲劳裂缝扩展的研究。用碳钢、低合金钢、不锈钢和铸钢做成中心缺口的板状试样并承受0～拉伸应力的循环载荷,测定了疲劳裂缝的扩展率da/dN,并与裂缝端部的应力强度幅度相联系。研究了这些钢种的da/dN与ΔK之间的关系。表面缺口试样也用于研究在拉伸、弯曲和内压的循环载荷下,表面(部份穿透的)     

焊接接头缺陷的断裂力学评定——第一部分:基本原理和程序

本文是西德焊接协会规范DVS2401-1“焊接接头的断裂力学评定规范”第一部分,第二部分是实际应用,正在准备中。根据断裂力学研究的最新成果,结合实际工程中可能出现的情况,阐明了焊接缺陷断裂力学评定的基本原理和具体方法。认为断裂力学在应用方面可以分为两大部分,即线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学,并规定了它们的应用范围。为了便于实际应用,归纳出14种钢的裂纹扩展速率分散带,基本符合da/dN=C·(ΔK)的近似表达式。规范把实际缺陷大致分为六类,即裂纹、孔穴、夹杂物、带状缺陷(包括未焊透和缝隙)、形状缺陷和其他缺陷,但是在实际处理时均采用偏安全的方法。     

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。     

硫化氢环境中低周疲劳裂纹扩展速率的研究

针对高强钢在硫化氢环境中腐蚀疲劳数据极为缺乏的现状,研究高压气瓶材料4130X在硫化氢腐蚀介质中的疲劳裂纹扩展速率.结合气瓶实际运行的环境和应力状态,应用改进型WOL(wedge-opening-loading)试样,在自行改造的专用低周腐蚀疲劳试验机上,完成0.006 7 Hz超低频率下饱和H_2S溶液、中等浓度H2S溶液和空气三种环境下的腐蚀疲劳试验,并用Paris公式进行两段式拟合,得出da/dN-ΔK的数学表达式.将试样微观断口的变化与宏观应力强度因子K的变化进行对比研究,给出不同环境中三个阶段K值的定量结果.结果表明:相同条件下,H_2S环境中的疲劳裂纹扩展速率比空气环境中大20倍以上;但当H_2S浓度达到一定范围后,对da/dN影响并不按比例增长,浓度相差11倍时,da/dN相差2.4倍,H_2S腐蚀介质的存在加速了疲劳破坏.     

GCr15轴承钢热处理工艺对K1C及da/dN的影响

分析了不同热处理工艺对GCr15轴承钢断裂韧性K1C和亚临界扩展速率da/dN的影响。结果表明：随着淬火温度的降低，回火温度的升高，淬火冷却油温的升高，K1C值升高,da/dN下降。     

焊接顺序对TC4钛合金TIG焊T型接头残余应力和变形的影响

建立了TC4钛合金钨极惰性气体保护焊(TIG焊)T型接头的有限元模型并进行热源验证,研究了双侧同时同向(方案1)、单侧顺序同向(方案2)和单侧顺序反向(方案3)这3种焊接顺序对T型接头残余应力和变形的影响。结果表明：模拟得到焊接热循环曲线与试验曲线基本吻合,峰值温度相对误差小于5%,证明模型准确;3种焊接顺序所得T型接头的纵向残余应力在靠近焊缝处均表现为拉应力,远离焊缝处均表现为压应力,方案1接头位置残余应力变化梯度最小;方案1所得接头的变形最小,焊后翼板垂直度最优,因此双侧同时同向焊接更适用于需要严格控制构件焊接整体变形的场合。     

不锈钢焊接接头疲劳强度试验研究

通过焊接接头疲劳试验对SAF2 2 0 5双相不锈钢和 1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊接接头S—N曲线进行详细分析 ,并与 16Mn钢焊接接头的试验结果进行比较 ,讨论不同材料焊接接头及试样接头型式对S—N曲线的影响。试验结果表明 ,SAF2 2 0 5钢和 1Cr18Ni9Ti钢焊接试样的常数m和N =2× 10 6疲劳强度与国际焊接学会 (IIW )推荐的数值有较大差异 ,采用IIW的S—N曲线对本文不锈钢焊接试样疲劳评定时 ,将给出偏于安全的结果 ;接头型式不同导致焊接接头局部应力集中有较大差异 ,因而对采用名义应力表示的S—N曲线有明显影响 ;在同类接头形式下 ,SAF2 2 0 5钢和1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的焊态疲劳强度高于 16Mn钢焊接接头 ,而双相不锈钢接头具有更高的疲劳强度     

ZG20MnSi钢断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率试验研究

研究了ZG20MnSi钢及其焊接热影响区的断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率。ZG20MnSi钢在常温下有较高的断裂韧度,δi达0.158mm,在0℃时δi为0.145mm。焊接热影响区的断裂韧度降低,但常温下δi也达0.146mm,在0℃时δi为0.139mm。ZG20MnSi钢在空气中的疲劳裂纹扩展速率方程为dn/dN=5.2857×10-12(△K)4.1;在滴水环境中的疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=3.7515×10-13(△K)4.9。     

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。     

深透弧技术在碳钢厚板焊接中的应用研究

采用唐山松下开发的深透弧技术焊接了6 mm、12 mm、16 mm、24 mm、40 mm的碳钢厚板,焊接接头形式为3种T型接头。试验结果表明,深透弧技术比普通熔化极气体保护焊的焊缝熔深大,16 mm以下的碳钢厚板,在适当的焊接工艺下可以减小或不开坡口也能够达到T型接头全熔透的焊接效果,焊接K型45°坡口24～40 mm的碳钢试板,在适当的焊接工艺条件下,能够达到全熔透的焊接效果,且焊后不需要清根处理。深透弧技术适合厚板碳钢打底焊接,熔深形态呈指状熔深,有利于实现根部全熔透焊接。