输电铁塔用大规格角钢低温性能研究

为低温地区选择合适的输电铁塔用大规格角钢,防止铁塔因构件发生低温脆性断裂而引起破坏。通过室温和低温条件下的拉伸和冲击试验,研究了输电铁塔用Q345B、Q420B的大角钢的强度、塑性和韧度。结果表明,从-40℃到室温,大角钢具有良好的低温强度性能和低温塑性,随温度的降低材料的冲击韧度和断裂韧度逐渐变差,试验Q345B、Q420B韧脆转变温度分别约为-22和-20℃,工程条件启裂CTOD值在0℃时分别为0.352和0.271mm,在0℃以上均发生韧性断裂。     

焊接接头在预应变下断裂性能试验研究

以常用建筑结构钢Q345为研究对象，进行了母材与焊缝在预应变下的冲击、拉伸和断裂韧度试验。结果表明，预应变下，母材和焊缝的冲击韧度均有所降低，韧一脆转变温度有所提高，109／6预应变后的焊缝其韧一脆转变温度低于室温(20℃)，仍可在室温下安全使用，随预应变增加，材料的屈服强度与抗拉强度均有所提高，脆性断裂危险性增加。研究发现，为建立客观的材料韧度指标及进行更有效的安全分析时，预应变应作为一个考虑因素。     

高温长期运行Cr-Mo钢断裂性能微试样测试实验研究

开展采用小冲杆微试样试验技术评定材料断裂性能的研究.针对2.25Cr-1Mo钢(脆化态和脱脆态)及1.25Cr-0.5Mo钢,将小冲杆试验测试结果与常规冲击韧度及断裂韧度试验结果相关联,得到小冲杆试样变形过程中消耗的总变形能与常规夏比冲击功间的对应关系经验公式,以及小冲杆试样等效断裂应变与材料延性断裂韧度间的关联式,说明可以直接采用小冲杆试验结果估算材料的冲击及断裂韧度值,为无法取标准试样进行材料抗断裂性能测试场合提供了一种可行的间接测试技术.     

国产压力容器用钢Q345R的低温韧性研究

基于实测的材料数据,运用缺陷评定的程序,针对ASME规范案例中关于我国常用压力容器用钢Q345R冲击韧性对豁免曲线的适用性问题的相关规定进行了探讨和分析。分析结果表明所用的Q345R正火板在低温下的冲击韧性与断裂韧性均优于ASME规范的要求值,ASME规范将Q345R归类于A曲线严重低估了材料本身的韧性。     

16MnR钢不同晶粒尺寸及第二相尺寸对低温冲击韧度的影响

16MnR钢通过三种热处理工艺获得细晶细碳化物、细晶粗碳化物和粗晶粗碳化物三种不同组织,对这三种不同组织的材料进行系列低温(–99～20℃)下的Charpy-V冲击试验。通过冲击韧度比较、断口形貌观察以及断裂微观参数的测量,研究晶粒尺寸和碳化物尺寸对16MnR钢冲击韧度的影响。结果发现,不同微观组织的材料其冲击韧度随温度降低而减小;细晶细碳化物组织比细晶粗碳化物组织和粗晶粗碳化物组织韧脆转变温度低,同一温度下的断裂韧度好,而且晶粒尺寸对韧脆转变温度和断裂韧度值的影响要比碳化物尺寸显著得多。通过断口微观参数的测量得知,韧脆转变温度区的断裂能量主要消耗在裂纹尖端的钝化与塑性裂纹扩展中。韧脆转变低温区,裂纹尖端在钝化过程中吸收大量能量从而韧性陡升。     

ASTM和ISO标准断裂韧度测试方法比较研究

ASTM E1820-11和ISO 12135-2002标准是测试断裂韧度的主要标准,然而这两个测试标准在钝化线、有效数据区间和阻力曲线拟合等方面存在较大的差异,导致断裂韧度测试结果的较大不同。研究这两个测试标准钝化线的依据,比较它们的差异。ASTM标准采用理想弹塑性材料假设,ISO标准基于材料的真应力应变关系满足幂次定律,ISO标准钝化线斜率比ASTM标准钝化线斜率大;ASTM标准采用两参数方程阻力曲线,而ISO标准采用三参数方程阻力曲线。提出根据材料应力应变特性来选择合适的试验标准,对于带屈服平台的材料可选用ASTM标准,不带屈服平台的材料可选用ISO标准。选取Q345R钢进行断裂韧度试验,用ASTM和ISO两个标准对试验结果进行评估,试验结果表明:Q345R的应力应变曲线在屈服阶段存在屈服平台,ASTM钝化线能更好反映裂纹尖端钝化。ASTM和ISO两个标准测得的断裂韧度分别为235.29 kJ/m~2和179.37 kJ/m~2,两者相差24%。     

基于局部法定量表征面外拘束效应对转变区间断裂韧度的影响

拘束效应制约了主曲线法表征转变区间的断裂韧度,局部法作为一种细观解理断裂力学方法有望用来解决这个问题。利用两种不同拘束配置的三点弯曲试样,通过交点法标定了国产压力容器用钢Q345R的局部法参量,借助于韧性换算思想将低拘束的试样断裂韧度结果换算成高拘束的结果。通过对比高拘束实测参考温度T 0值,验证了模型的正确性。基于此提出了一种预测不同面外拘束试样参考温度的方法,通过改变厚度的大小,研究了三点弯曲试样厚度对T 0的影响。结果表明,试样厚度越大,韧脆转变温度越高,断裂韧性下降,当厚度大于25.4 mm后会出现一个韧性平台,接近平面应变状态;厚度低于该值会造成严重的拘束缺失,T 0值远大于真实值会造成危险评估,尤其对于低硬化材料,这种现象更为明显。     

反应堆压力容器用钢断裂韧度的表征方法及其统计模型

简要介绍了目前反应堆压力容器(RPV)用钢断裂韧度的两种表征方法——基于参考无延性转变温度(TNDT)的下限曲线法和基于参考温度(T0)的主曲线法,并阐述了断裂韧度的典型统计模型,以表征断裂韧度试验数据的分散性。基于所开发的概率断裂力学(PFM)分析程序,分析了不同统计模型对承压热冲击(PTS)条件下含缺陷RPV失效概率的影响,为国产RPV用钢断裂韧度数据的统计分析提供参考。     

高强度X140套管钢断裂韧度与试样厚度的关系

依据GB/T 4161-2007,对3种不同厚度的高强度X140套管钢试样的断裂韧度KIQ进行测定,结合断裂韧度与试样厚度关系的定量模型进行最小二乘法拟合,得出了材料常数ξ和κ的值,进而提出X140钢断裂韧度与试样厚度之间的关系式,计算得到了不同厚度试样的KIC值,并采用J试验对其进行验证。结果表明:X140钢断裂韧度的计算结果与J试验结果吻合得很好,断裂韧度随试样厚度的增加而先增大后减小,最后趋于稳定。     

在役Q345钢及焊缝金属力学性能试验研究

以在役Q345钢、埋弧焊焊缝金属为研究对象,进行了拉伸性能和断裂韧性测试,并进行了试验数据的分析研究。结果表明:材料当前的拉伸性能、条件断裂韧性的数值和不同概率水平下的最小断裂韧性值;Q345钢的抗拉强度要高于埋弧焊焊缝金属;埋弧焊焊缝金属的屈强比高于Q345钢,这预示着其抵抗局部应力偶然过载的能力较低。引入数学方法分析材料的断裂韧性,是必要可行的。