基于单边缺口拉伸试样的环缝接头阻力曲线确定方法对比

近些年单边缺口拉伸(SENT)试样被用于管道基于应变的设计与评估,并且相关机构发展了一些断裂韧性的测试标准,包括DNVGL-RP-F108,CANMET,BMT,USP以及英国国家标准BS 8571等. 但相关测试标准之间在测试原理、测试方法以及断裂韧性计算方法上还存在较大差异,有必要对它们之间的区别进行进一步的研究. 文中以API X80管线钢环缝接头为研究对象,对夹持式单边缺口拉伸(SENT)试样的裂纹尖端张开位移(δ)和J积分阻力曲线不同确定方法进行了对比. 结果表明,通过拟合计算J-R曲线、δ-R曲线以及初始断裂韧性值J_0.2和δ_0.2,给出了SENT试样断裂韧性阻力曲线计算的推荐公式.     

面外拘束效应对单边缺口拉伸试样断裂韧性的影响

采用API X90管线钢,对不同厚度的单边缺口拉伸(SENT)试样进行断裂韧性实验,并结合全场应变测量技术和断口分析,研究SENT试样面外拘束(试样厚度)对裂纹尖端张开位移(CTOD)的影响。结果表明,在相同的载荷水平下,随着试样厚度的增加,最大纵向应变峰值急速下降,高纵向应变区域由裂纹尖端迁移至距裂纹面一定距离的未开裂侧,裂纹尖端的塑性变形能力降低。CTOD值对厚度变化很敏感,随着试样厚度的增加而降低。当试样厚度宽度比≥4时,临界CTOD值达到下平台并保持基本不变。因此,在管线工程设计中,可将试样厚度宽度比等于4作为SENT试样断裂韧性与试样厚度无关的一个参考试样尺寸。     

板条马氏体钢的断裂韧性与缺口韧性拉伸塑性的关系

研究了超高强度板条马氏体钢的平面应变断裂的韧性与缺口韧性,拉伸塑性之间的关系,实验结果表明,断裂韧性受控于裂尖前沿很小范围内（１－２倍临界裂纹张开位移δｃ）显微组织的微观塑性,钝缺口韧性,拉伸塑性则受控于奥氏体晶粒尺寸或板条束直径,特征距离与裂纹尖端钝化所产生的有效变形区尺寸（２δｃ）相对应,并提出的断裂性与缺口韧性,拉伸塑性的关系取决于尖裂纹前沿有效变形区尺寸（２δｃ）与原奥氏体晶粒尺寸（ｄｒ）     

脆性材料断裂韧性测试及表现断裂韧性的估算

用２种测试技术测试了脆性材料的断裂韧韧性,一种是利用楔入法在悬臂梁试件预裂出自然裂纹;另一种是用研磨法在三点弯曲试件上作出微米级的尖缺口裂纹。分别测试了３种材料的断裂韧性,并用提出的模型分别评估了多晶和非晶脆性材料的断裂韧性。     

Charpy裂纹试样的启裂点确定与动态断裂韧性

本文研究了用应变片测定Charpy裂纹试样动态断裂启裂点的方法,在不同的试验温度下,用双通道高速采样磁盘存储示波器同时测定了冲击试样的P—t曲线和裂纹尖端区域的名义ε—t曲线,结合动态有限元对Charpy裂纹试样冲击过程的模拟结果,分析了动态断裂韧性的测定方法,并指出了以往动态断裂韧性测定中存在的问题。     

高强铝合金预拉伸板的断裂韧性研究

通过研究单级、双级和三级时效对新型高强铝合金强韧性的影响,探索使该合金具有最佳强韧性配合的热处理工艺.此外,对该合金在不同热处理条件下的KIC试样的断裂特征进行了观察.     

Al-Cu-Mg合金的断裂韧性与拉伸延性模拟

基于铝合金中的脆性结晶相在外力作用下发生断裂而形成微裂纹的过程服从Weibun分布，建立了Al-Cu-Mg合金断裂韧性与拉伸延性的细观力学模型。模型的解析表明，在外力作用下由结晶相断裂而形成的微裂纹的体积分数随着外加应力的增加而增加：在相同的外加应力作用下，结晶相含量较高时微裂纹的体积分数也较高。同时模型的计算表明，Al-Cu-Mg合金的拉伸延性及断裂韧性与结晶相的含量及尺寸有很大关系；拉伸延性与断裂韧性随着结晶相体积分数与尺寸的增加而减小；因此通过对铝基体的纯化，减少Fe与Si元素的含量或者通过强化固溶处理可以降低结晶相的体积分数与尺寸，从而提高Al-Cu-Mg合金的拉伸延性与断裂韧性。     

预拉伸对7050铝合金断裂韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸及断裂韧性实验,研究预拉伸对7050铝合金板材力学性能和断裂韧性的影响。结果表明:预拉伸引入大量位错,时效过程中可以成为粗大平衡相η相的有利形核点;随着预拉伸变形量的增大,η相的尺寸增加,板材的强度降低;晶界析出相间距增大,呈不连续分布,晶内晶界之间的强度差减小,板材具有更高的变形抗力,断裂韧性提高;预拉伸变形量增大导致晶界沉淀相粗化,无沉淀析出带变宽,变形过程中容易产生应力集中,对韧性不利;综合组织结构的正负面影响,随着预拉伸变形量的增大,板材的断裂韧性逐渐增大。     

超高强铝合金紧凑拉伸法断裂韧性测试方法探讨

采用紧凑拉伸法对Al-9．5Zn-2．3Mg-1．8Cu-0．11Zr超高强铝合金的断裂韧性进行测试,探讨其测试方法及数据处理方法。结果表明,建立的疲劳裂纹预置前实验负载估算公式能减小试验工作量,有实际应用价值;与传统的三线平均法相比,紧凑拉伸后等效疲劳裂纹长度确定的积分法得到的条件断裂韧性值更为合理。     

石油天然气管道合于使用评定的工程方法

石油天然气管道合于使用(FFS)评定是管道运输系统全寿命周期完整性管理的重要内容。在此综合介绍了管道的断裂评定、腐蚀损伤评定和破裂前渗漏(LBB)评定的工程方法。开展管道合于使用评定技术研究与应用,对保证管道运输系统的安全性与经济性具有极其重要的意义。     

X65管线钢焊接接头CTOD断裂韧度

根据BS74 4 8断裂韧度试验标准 ,对X6 5管线钢焊接接头的低温 (0℃ )裂纹尖端张开位移 (CTOD)进行了测试。取尺寸为B× 2B(B为试样厚度 )、缺口方向为NP的试样进行三点弯曲试验 ,然后由所得到的 0℃下母材、焊缝和热影响区 (HAZ)的P -V曲线来计算CTOD值 ,并对试验结果进行了讨论和总结。对显微组织的分析表明 ,共有3个HAZ试件不满足裂纹尖端不超过熔合线 0 .5mm且落在粗晶区内的要求。该结果恰好与P -V曲线和所得的CTOD值相一致 ,从而解决了试验值分散性大的问题 ,同时为ECA评估提供了重要依据 ,验证了BS74 4 8标准的合理性并体现了它的优越性。     

海洋平台用钢D36超大厚度焊接接头CTOD试验

依据英国标准BS7448断裂韧度试验标准(ISO/TC164/SC4-N400)和DNV-OS-C401,采用埋弧焊和CO2气体保护焊工艺对国产钢板板厚为80 mm的海洋石油平台导管架对接接头试样进行了低温裂纹尖端张开位移(CTOD)试验.测试了零度下该工艺的焊缝和热影响区的CTOD断裂韧度,探讨了这种大厚板焊接接头在埋弧焊和CO2气体保护焊工艺下免除焊后热处理的可能性,为海洋平台施工建造提供科学依据.     

Rapid determination of the fracture toughness of metallic materials using circumferentially notched bars

Three types of material whose fracture toughness tests were previously performed by using circumferentially notched bars, namely (1) a dual-phase steel with three different morphologies; (2) an Al-Zn-Mg-Cu-wrought alloy; and (3) Al-Si-cast alloys with three different Si contents, were investigated in terms of accuracy and reliability of the testing method. Also, the advantages of using circumferentially notched bars for fracture toughness determination of metallic materials were discussed. With the help of stress concentration factors, which are associated with the bluntness of the notch, correction factors for the fracture toughness calculations are derived. The corrected fracture toughness values are found to be close to the uncorrected ones, implying that the testing procedure is reliable.     

TCS不锈钢焊接接头CTOD断裂韧度试验研究

在TCS不锈钢前期焊接试验中发现其焊接接头热影响区的冲击吸收功值在熔合线附近较低,原因是接头热影响区晶粒粗大所致.为了解TCS不锈钢焊接接头发生脆性裂纹的温度,进行了TCS不锈钢焊接接头CTOD断裂韧度试验研究,试验结果得出了发生脆性裂纹的温度.从试验结果和使用情况得出相应的结论,为今后的进一步研究奠定了基础.     

Evaluation of the location parameter in Weibull distribution of CTOD testing results of high strength steel weldments

In this paper, the location parameterδ_α in Weibull distribution i. e. the lower limiting CTOD toughness ofhigh streength steel weldments is evalvated. form Gleele simulated coarse grained specimens .The Charpy-V transition tem-perature obtained from these specimens is transformed to a fracture toughness K_(IC)value at a given temperature using Sanz’relation. Then, the location parameterδ_α is evaluated .The predicted location parameter arrives at agreement with thelowest CTOD value as obtained from thick multilayer weldments.The improvement of the fracture toughness of multilayerweldments needs the increase of the lowering limiting CTOD.toughness i. e. the toughness of the coare grained zone.     

利用中心直裂纹半圆盘试样测定岩石在高温条件下的动态Ⅰ型断裂韧度（英文）

为研究加载速率和高温对岩石动态断裂韧性的影响,利用分离式霍普金斯压杆对4种温度状态下的中心直裂纹半圆盘试样进行动态断裂试验。采用试验和解析方法研究杆中温度梯度对应力波的影响,并利用高速摄像机观察试样的破坏特征。结果表明：杆上的温度梯度不会使应力波的波形发生明显的变形;即使在400℃条件下,试样也能达到应力平衡。在25～400℃的温度条件下,岩石动态断裂韧度随着加载率的增加线性增长,且高温对岩石断裂韧度具有强化作用。     

海洋管线管焊缝全壁厚试样与减薄试样的CTOD值分析

在海洋管线管的CTOD试验中,焊缝试样通常都是在不压平试块的前提下取最大厚度试样,因焊管存在弧度,所取的试样均属于减薄试样。由于CTOD值存在尺寸效应,因此CTOD值与试样厚度有较大的相关性。为此,选取4种不同规格、不同材质的试样进行CTOD试验,并对其试验结果进行分析比较。试验分析结果表明,焊缝全壁厚试样的CTOD值总体高于减薄试样的CTOD值。