船体钢止裂性能表征参量止裂温度和止裂韧性的对比分析

基于AH36、EH36和FH500三种船体钢的梯度温度场型双重拉伸试验结果,对止裂温度和止裂韧性分别作为止裂性能表征参量的特点进行了分析。结果表明,与止裂韧性相比,止裂温度测试稳定性好、工程适用性好,更宜作为船体钢止裂性能的工程应用表征参量。     

Q500qE桥梁钢止裂性能试验研究

针对桥梁用Q500qE高强度结构钢,分别开展了梯度温度型双重拉伸试验、落锤试验和标准圆截面试样拉伸试验,测得了钢板的止裂温度CAT、无塑性转变温度T_NDT、屈服强度R_el,在此基础上提出了CAT与T_NDT、R_el及板厚t的相关性方程。由相关性方程得到的止裂温度计算结果与实测结果的偏差在±5℃以内,表明该方程能够较好地表征止裂温度与无塑性转变温度、屈服强度、板厚之间的相关性。     

船用低合金高强钢止裂温度相关性研究

为研究不同温度场条件下所测止裂温度的相关性,针对4种批号船用低合金高强钢,分别开展等温型双重拉伸试验和梯度温度型（以下简称“梯温型”）双重拉伸试验,测得了等温型止裂温度和梯温型止裂温度。结果表明,在同一主拉伸应力水平下,梯温型止裂温度值均高于等温型止裂温度值,两者差值与主拉伸应力近似呈线性增长关系、与板厚近似呈二次函数关系。从能量角度对等温型和梯温型双重拉伸试验过程进行分析,确定了影响等温型止裂温度和梯温型止裂温度相关性的主要因素为主拉伸应力、无塑性转变温度和板厚,同时初步给出了相关性表达式。4种批号钢板的试验结果表明,所建立的表达式能够较好地表征板厚不大于80 mm的船用低合金高强钢的等温型止裂温度和梯温型止裂温度的相关性。     

高强度厚钢板止裂韧性K_(ca)与常规力学性能的相关性分析

统计分析了28组采用TMCP工艺制造的高强度厚钢板-10℃止裂韧性K_(ca)与屈服强度R_(P0.2)、抗拉强度R_m、-40℃冲击功KV_2、-20℃和-40℃动态撕裂能DTE、零塑性转变温度T_(NDT)的相关性规律,结果表明,-10℃止裂韧性K_(ca)与心部抗拉强度R_m和侧面零塑性转变温度T_(NDT)的相关度较高,随着心部抗拉强度R_m的增高和侧面零塑性转变温度T_(NDT)的降低,-10℃止裂韧性K_(ca)增大;在此基础上建立了-10℃止裂韧性K_(ca)与心部抗拉强度R_m、侧面零塑性转变温度T_(NDT)和板厚t的相关性方程K_(ca)=13.358·R_m-90.530·T_(NDT)-7.324·t~(1.5)或K_(ca)=13.427·R_m-74.845·T_(NDT)-0.635·t~2。     

高强度钢板止裂性能与常规力学性能的相关性分析

统计分析了15组高强度钢板止裂温度CAT与抗拉强度Rm、韧脆转变特征温度ETT50、无塑性转变温度NDT、碳当量Ceq、韧脆转变特性参量k和板厚t的相关性规律。在此基础上建立反映其内在联系的相关性方程:(1)CAT=2.88·NDT-0.002 4·R_m·NDT+0.138·kt~2;(2)CAT=388.5·Ceq-0.21·R_m-0.006·lnkt~2。     

新型CrNiMoV钢无塑性转变温度研究

采用系列冲击试验和落锤试验方法分别测定了新型CrNiMoV钢的无塑性转变温度.结果表明,新型CrNiMoV钢无塑性转变温度较低,具有良好的抗低温脆性破坏性能,满足使用环境对气瓶用钢性能的要求.     

14MnVTiReA钢应变时效性能研究

研究了０～１０％的应变时效对１４ＭｎＶＴｉＲｅＡ钢薄板的强度、塑性及低温韧性和脆性转变温度的影响，结果表明，１４ＭｎＶＴｉＲｅＡ钢薄板的应变时效敏感性较低，时效后仍具有较好的韧性和止裂能力，可满足产品无限航区的使用要求。     

梯温型宽板拉伸止裂试验中的参量相关性分析

对梯温型宽板拉伸止裂试验中的止裂韧性K_(ca)、止裂温度T_K、止裂应力σca的相关性规律进行了理论分析,结果表明,相同温度下的止裂韧性和止裂应力呈线性关系,其线性系数由试板宽度Ws、温度场参数(T150、GT)和温度T_K确定;对21组试验数据的统计分析结果验证了该相关性规律。     

船用低温钢的冲击断裂行为及韧脆转变温度曲线分析

为比较拟合韧脆转变温度曲线各方法的优劣,确定船用低温钢韧脆转变温度,研究其冲击断裂行为,在20℃至–196℃系列温度下对试验钢进行Charpy冲击试验,并对其金相组织和断口进行分析。结果表明:使用Boltzmann函数拟合韧脆转变温度曲线的物理意义明确;船用低温钢韧脆转变温度为(–97±5)℃;试验温度高于韧脆转变温度时,裂纹形核功及延性裂纹扩展阻力变化不明显,但裂纹脆性扩展的阻力和裂纹失稳后的止裂能力随温度下降有较明显的降低;试验温度低于韧脆转变温度后,裂纹形核功及延性裂纹扩展阻力随温度降低迅速减小;试验钢的有效晶粒为(3.1±0.4)μm,细小的有效晶粒尺寸,是保证其低温韧性良好,韧脆转变温度低的主要原因。     

管道的断裂与落锤撕裂试验

介绍了避免油、气集输管道低应力断裂扩展的上裂原理与速度判据。管道裂纹的扩展速度主要取决于管道钢的转变温度ＦＡＴＴ。ＦＡＴＴ可由落锤撕裂试验测定。论述了落锤撕裂试验的特点、方法和标准，以及该试验在管道钢材、压力容器钢和船体结构钢薄板上的应用情况。     

Rißauffangvermögen von Baustählen

Crack Arrest Behaviour of Structural Steels. Medium scale tests are described by which it is possible to estimate the crack arrest behaviour, usually characterized by the Robertson-Test or Double Tension Test. Tests on 16 steels show that the critical temperature for an instable fracture during the sharp-notch slow bend test corresponds largely with the crack arrest temperature determined in the Robertson-Test. A regression equation is given for the relation of the results of both tests.—A distinct relation between the crack arrest temperature of the Robertson-Test on the one side and the transition temperatures measured in the notched bar impact test, the Coheracy test and the drop-weight test on the other side was not observed.     

仪器化冲击法研究几种金属材料的冲击性能

利用仪器化冲击试验机进行了D36、14MnVTiRe和10CrNiCu船体结构钢的系列冲击试验，结果表明：这几种船体结构钢具有较低的韧脆转变温度。用裂纹扩展功取作为韧脆转变温度的判据更加准确。韧脆转变前，断裂能量主要消耗于裂纹的扩展；韧脆转变后，裂纹形成功Wi明显大于裂纹扩展功Wp，断裂能量主要消耗于裂纹的形成。     

Anwendung des instrumentierten Kerbschlagbiegeversuchs zur Abschätzung der Rissauffangzähigkeit

Application of Charpy V‐notch testing to estimate the crack‐arrest toughness Modern structural integrity assessment relies upon fracture mechanics, thus utilizing fracture mechanical parameters describing the material fracture resistance against crack initiation and crack propagation as well as the material crack‐arrest behaviour. However, crack‐arrest fracture toughness values are usually difficult and expensive to determine. In this paper correlations are proposed for estimating the nil‐ductility temperature (T_NDT) and the crack‐arrest fracture toughness (K_Ia) from a transition temperature, based on instrumented Charpy‐V crack‐arrest load information. The transition criteria used are the 4 kN crack‐arrest force and the mean crack‐arrest fracture toughness of 100 MPa√m according to the master curve approach. Correlations between transition temperatures, T(F_a = 4 kN), T(K_Ia), and T_NDT, which were proposed for various structural steels, work very well for the 18Ch2MFA material.     

双重拉伸试验方法与ESSO试验方法等效性研究

针对船用高强度厚钢板分别开展了梯度温度型双重拉伸试验和梯度温度型ESSO试验,分析了两种试验方法的等效性。结果表明,在试验误差范围内,两种试验方法所测结果基本一致,在高强度厚钢板止裂性能评价方面具有等效性。同时,基于能量守恒原理对等效性机理进行了初步分析。     

SOME COMMENTS ON A CURRENT MODEL FOR SCATTER OF FRACTURE TOUGHNESS IN CARBON STEELS

Abstract The present paper proposes possible mechanisms to explain the following experimental facts reported in the literature.

• 1 Fracture toughness has little dependence on plate thickness in the low temperature range.
• 2 In some steels, crack initiation sites are much closer to the crack tip than predicted in the transition temperature range by current theory.

The former was attributed to little difference between fracture toughness at crack initiation and that of crack arrest in the low temperature range, and the latter was explained by accounting for the plastic strain effect on crack initiation.