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。     

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。     

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。     

15MnVR与16MnR钢在氢氧化钠溶液中的抗应力腐蚀试验研究

采用楔形张开加载（WOL）恒位移预裂纹试样研究了16MnR钢和15MnVR钢在氢氧化钠溶液中的抗应力腐蚀性能。测得了180℃下30％NaOH溶液中两种材料的应力腐蚀临界应力强度因子和裂纹扩展速率,即16MnR材料的应力府蚀裂纹扩展速率da／dt为0．039～0．040mm／h,KISCC不大于82．75～90．85MPa·m^0.5,15MnVR材料的应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt为0．018mm／h,KM。不大于87．58～102．44MPa·m^0.5。同时采用扫描电镜和能谱技术对断口进行了相应的观察和理论分析,得出NaOH溶液中两种材料均为沿晶开裂。     

37CrNi3MoVE钢不同加载速率下应力腐蚀行为的试验研究

利用紧凑拉伸(CT)试样对水下高压气瓶用钢37CrNi3MoVE材料在模拟海水环境中进行了应力腐蚀试验研究,采用恒位移速率控制,试样为平面应力试样,获得了不同位移速率下载荷一位移曲线和裂纹扩展速率与应力强度因子关系曲线.结果表明,载荷与裂纹扩展速率增长趋势与加载速率密切相关,位移速率为5.0×10-5 mm/s比1.0×10-5 mm/s时裂纹扩展前期的最大载荷高12.73％,裂纹扩展约2 mm后,相同裂纹长度下能承受的载荷基本一致;该材料在海水环境中,平面应力状态下,裂纹起始扩展应力强度因子约110 MPa√m.位移速率为1.0×10-5 mm/s和3.0×10-5mm/s时测得的裂纹扩展速率da/ dt分别出现2.9×10-5 mm/s和8.2×10-5 mm/s的稳定扩展阶段,但位移速率为5.0×10-5 mm/s时,da/dt与KI的关系曲线没有明显稳定扩展阶段.位移速率低者比位移速率高的应力腐蚀明显.     

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。     

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。     

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.     

16MnR钢在硝酸盐环境下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16MnR钢在硝酸盐环境中的抗应力腐蚀性能。测定了16MnR钢母材及焊接接头在硝酸盐环境下的临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率；同时研究了缓蚀剂、材质、溶液温度对16MnR钢应力腐蚀开裂的影响，结果表明，缓蚀剂谈明显的降低应力腐蚀敏感性，增加裂纹的孕育时间；焊接接头与母材相比，由于没有元素Ni的不良作用，具有较高的应力腐蚀抗力；16MnR钢的硝酸盐应力腐蚀敏感性随温度升高而降低。     

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。     

加载速率对34CrMo4钢CT试样应力腐蚀行为的影响

在湿H2S环境下,对34CrMo4高强钢的紧凑拉伸（CT）试样按不同位移速率进行拉伸,并对断口形貌及载荷一位移曲线进行了分析。结果表明,当位移速率在10^-5～10^-4mm／s范围内,试样呈脆性断裂,可见明显应力腐蚀现象;当位移速率过快或过慢时,应力腐蚀敏感性会显著降低,试样呈韧性断裂。     

2．25Cr-1Mo-0．25V钢的硫化氢应力腐蚀试验研究

为了解2．25 Cr-1 Mo-0．25 V钢材料性能,利用慢应变速率法,在常温湿硫化氢环境下,给出了不同浓度硫化氢溶液对2．25Cr-1Mo-0．25V钢应力腐蚀的敏感性指数值;采用恒定位移法,将2．25Cr-1Mo-0．25V钢用线切割方法做成了楔形张开加载预裂纹试样,在确认了加载载荷和位移量后,在不同浓度的H2S溶液中,确定了2．25Cr-1Mo-0．25V钢应力腐蚀裂纹扩展速率和腐蚀临界应力强度因子。     

0Cr18Ni9不锈钢的高温疲劳裂纹扩展规律

研究奥氏体不锈钢0Cr18Ni9在高温(550℃)下的疲劳裂纹扩展规律。测试采用标准CT(compact tension)试样,最大载荷范围为6.5 kN～14 kN,应力比为0.1(室温)和0.05(550℃)。裂纹扩展过程通过QUESTAR长焦距显微镜直接观测,同时采用COD(crack opening displacement)规记录加载线位移。由于在高温条件下,测试终止时试样的裂纹前缘呈明显弧形,故此给出实测表面处裂纹长度有效值的修正方法。对高温疲劳裂纹扩展问题,采用应力强度因子范围ΔK作为裂纹扩展驱动力参数,同时考虑高ΔK和低ΔK值对裂纹扩展规律的影响,得到0Cr18Ni9不锈钢在550℃下的疲劳裂纹扩展规律表征模型,给出裂纹扩展率的上限结果。     

基于材料断裂韧度测试的COD换算方法研究

考虑到断裂韧度J积分塑性分量的塑性功由载荷与加载线位移关系得到,通过测试CT(compact tension)和SEB(single edge bending)试样的裂纹嘴张开位移实现J积分计算,提出适用于两种试样的裂纹嘴张开位移与加载线张开位移转换的换算公式,并采用45钢CT试样和30CrMo钢SEB试样对新公式进行有限元数值比对和试验比对。结果表明,新公式结果与规范演算结果之间的相对误差不超过0.4%,与有限元分析结果之间的相对误差不超过0.6%,与CT试样试验结果之间的相对误差小于4.5%,与SEB试样试验结果之间的相对误差小于6%。     

压缩天然气气瓶临界裂纹尺寸的研究

以压缩天然气气瓶用钢4130X钢为材料，实测了高浓度和中等浓度硫化氢腐蚀溶液中材料的临界应力强度因子，得出压缩天然气气瓶在高浓度和中等浓度硫化氢溶液中的临界裂纹尺寸，为保证压缩天然气气瓶安全运行进行的裂纹评定提供了实验依据。     

16MnR钢和15MnVR钢在碳酸盐环境中的应力腐蚀研究

采用楔形张开加载（WOL）恒位移预裂纹试样研究了16MnR钢和15MnVR钢在碳酸盐环境中的抗应力腐蚀性能。试验选择常温、90℃和150℃分别在两种碳酸盐浓度下加载不同应力强度因子K1,经一定时间的应力腐蚀试验,测得各试样的扩展速率处于10^-7～10^-8mm／s之间,结果表明两种材料在所选碳酸盐浓度下裂纹基本没有扩展,其应力强度因子临界值KISCC分别不小于126和116MPa√m。同时采用扫描电镜和能谱技术对断口和试样表面膜进行了相应的观察和理论分析。总体而言,这两种材料在单一的碳酸盐溶液中应力腐蚀敏感性较低。     

Hydrogen damage in 34CrMo4 pressure vessel steel with high tensile strength

Various efforts have been made to improve the safety of high-pressure gas cylinders for hydrogen or natural gas with high strength steel liners. Metal liners with high tensile strength have a safety concern, particularly with hydrogen gas or hydrogen generating environments. The hydrogen can permeate into the liner material, and make the material brittle, causing hydrogen damage. This study investigated resistance to hydrogen damage for two kinds of 34CrMo4 steel with different strength levels. Hydrogen was charged with the electrochemical method, and the material strength was measured by the small punch testing technique. Hydrogen concentration of the specimen was also measured for every testing condition, with various charging periods. The specimens with high tensile strength absorbed more hydrogen than the regular tensile strength specimens. The absorbed hydrogen caused internal damage of intergranular cracking and blistering. Material ductility at failure decreased, as the hydrogen concentration of the specimen increased. But the hydrogen concentration had virtually no effect on the strength of the materials with hydrogen. These results confirm that the susceptibility to hydrogen damage of the high tensile strength materials is much higher than that of the materials with regular strength. If the metal liner of a hoop-wrapped cylinder vessel of type II has high tensile strength, general corrosion at the liner surface can cause a hydrogen rich environment, and the cylinder can suffer hydrogen damage and embrittlement. Therefore, controlling the strength level under an optimal level is critical for the safety of a cylinder made with 34CrMo4 steel.     

30Cr2Ni4MoV转子钢II型裂纹的疲劳扩展行为

材料疲劳裂纹扩展(Fatigue crack propagation,FCP)速率是表征材料抗疲劳破坏的重要力学性能指标,是对核反应堆工程、化工、航空、航天、高铁等关键工程进行结构完整性评价的重要依据。采用Arcan试样对30Cr2Ni4MoV转子钢的II型裂纹疲劳扩展行为进行研究,结合已有裂纹扩展方向预测准则对II型裂纹疲劳扩展方向进行预测,结果表明,最大周向应力准则可以较好地预测II型裂纹疲劳扩展方向。采用紧凑拉伸(Compact tension,CT)试样获取30Cr2Ni4MoV转子钢的I型裂纹疲劳扩展速率,对比I型裂纹和II型裂纹的疲劳扩展试验获得的FCP速率与J积分范围关系趋势,二者较为接近。针对30Cr2Ni4MoV转子钢,依据Arcan试样获得的II型裂纹疲劳扩展速率试验结果可用于结构裂纹扩展剩余寿命的预测。