X80管线钢疲劳裂纹的扩展行为

对X80管线钢进行了拉伸试验和三点弯曲疲劳试验,研究了该钢的拉伸断口形貌以及不同应力比(0.1,0.4,0.6)对疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:X80管线钢具有连续屈服特征,拉伸断口形貌呈韧窝状;增大应力比会降低X80钢的疲劳寿命,降低裂纹长度;以应力强度因子幅值ΔK作为驱动参数,Paris公式可以很好地拟合不同应力比下X80管线钢的疲劳裂纹扩展速率。     

16MnR钢和TTStE36钢疲劳裂纹扩展速率对比试验研究

按ＧＢ６３９８－８６《金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法》对ＴＴＳｔＥ３６钢母材和焊缝进行了疲劳裂纹扩展试验。试验结果表明,在应力强度因子幅△Ｋ〉２０ＭＰａ后疲劳裂纹在焊缝区的焊缝区的扩展速率比在母材的大,但两者的差距并不是悬殊。并对ＴＴＳｔＥ３６钢、１６ＭｎＲ钢的疲劳裂纹扩展速率进行了比较,指出在对ＴＴＳｔＥ３６钢压力容器进行设计或疲劳断裂安全评定时,可直接采用考虑了安全系数的１６ＭｎＲ的ｄａ／ｄ     

U76NbRE钢轨钢疲劳裂纹扩展速率的试验分析

应用MTS试验机进行U76NbRE钢轨钢裂纹扩展速率试验,利用静态模型和Paris公式分析U76NbRE钢轨钢裂纹扩展速率试验数据.结果表明,可以利用静态模型获得的疲劳裂纹扩展速率公式计算指定应力强度因子幅下的裂纹扩展速率.     

14MnMoVB钢制带裂纹容器低循环疲劳试验

压力容器低循环疲劳是一个重要问题,它往往是容器破坏的一种主要型式。用断裂力学来分析裂纹扩展速率,估算容器寿命是一个有效的方法。为考察带裂纹14MnMoVB钢压力容器的剩余使用寿命,我们在带裂纹试验容器上测定了它的疲劳裂纹扩展速率。     

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。     

大型储罐用12MnNiVR钢板焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展试验研究

对原油储罐用国产12MnNiVR钢板焊接接头进行了空气和储罐污水中的疲劳裂纹扩展试验。通过七点增量递增多项式局部拟合求导的方法,对试验过程中记录的各组数据进行处理,得到12MnNiVR钢板焊接接头在空气及原油储罐污水中的疲劳裂纹扩展特性。并用Paris公式对试验数据进行回归处理,得出其疲劳裂纹扩展速率方程。试验结果表明,石油储罐的污水溶液对12MnNiVR钢焊接接头疲劳裂纹扩展速率没有显著影响。     

疲劳裂纹扩展速率两种数据处理方法的比较

采用七点递增多项式法和Smith法对20MnHR焊缝与热影响区疲劳裂纹扩展速率试验数据进行处理，求得试样疲劳裂纹扩展速率及裂纹尖端应力强度因子范围的值，并对试验结果进行比较分析。试验分析说明较薄试样可以得到疲劳裂纹扩展速率的斜率转折点，以平面应变性质为基础的Paris裂纹扩展速率定律能够安全地应用。在较大范围的扩展区域内，用七点递增多项式法得到的疲劳裂纹扩展速率比Smith法具有较高的安全系数，可应用于实际的焊接结构，并具有一定的安全性。     

直流电压降方法在钢材疲劳过载延迟效应研究中的应用

通过引入等效残余应力强度因子 ΔK res,提出了一种无材料拟合参数的新型驱动力模型,对裂纹扩展速率与延迟疲劳寿命进行预测;采用直流电压降(DCPD)方法结合有限元标定测得裂纹扩展长度,并与实测值进行比较,验证该方法的准确性;基于DCPD方法结合有限元标定通过过载疲劳试验得到4种钢材过载后的裂纹扩展速率与延迟疲劳寿命,验证预测模型的准确性.结果表明:单峰过载后,4种试验钢均出现过载延迟效应;过载比越大,试验钢过载后的最小裂纹扩展速率越小,且屈服强度越低的试验钢的延迟效果越大.采用DCPD方法结合有限元标定得到的裂纹扩展长度与实测值的相对误差小于3.75％,该方法具有较高的精度;驱动力模型预测得到的裂纹扩展速率的变化趋势与由DCPD方法结合有限元标定得到的试验值相吻合,且预测延迟疲劳寿命均在试验值的2倍误差带内,验证了驱动力模型的准确性.     

水泵轴用钢疲劳裂纹扩展特性研究

介绍了柔度法疲劳裂纹扩展自动测量系统的研制和结果。该系统适用于频率不高于２５０Ｈｚ的疲劳试验,可以实时地将采集到的载荷位移数据用柔度法转换为裂纹长度,并计算出相应的应力强度因子范围和裂纹扩展速率。利用该系统对水泵轴用钢的疲劳裂纹扩展特性进行了较详细的研究,给出了４２ＣｒＶ和ＩＲ３Ｍｏ的疲劳裂纹扩展速率和门槛值。     

不同条件下300M钢的疲劳裂纹扩展行为

对300M钢在空气和质量分数3.5%NaCl水溶液中分别进行了疲劳裂纹扩展速率试验,得到了其疲劳裂纹扩展速率-应力强度因子范围曲线,并分别利用Paris公式和Walker公式对曲线进行了拟合;分析了应力比、腐蚀环境、频率对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:300M钢的疲劳裂纹扩展速率随应力比的增加而增大;在相同应力比下,300M钢在NaCl水溶液中的疲劳裂纹扩展速率在裂纹扩展前期比在空气中的快,在扩展后期则趋于一致;较低试验频率下300M钢在裂纹扩展前期的疲劳裂纹扩展速率比在较高频率下的快。     

600MPa冷压桥壳钢疲劳裂纹扩展速率

利用光学显微镜观察Mn-Ti体系和Nb-V体系600 MPa冷压桥壳钢显微组织,采用MTS-810低频疲劳试验机,在试验频率为10Hz条件下,应用三点弯曲法,对2种成分体系冷压桥壳钢进行疲劳裂纹扩展速率试验,并绘制2种试验材料的裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅度ΔK的关系曲线。结果表明,2种成分体系桥壳钢显微组织均为铁素体+少量的珠光体,Nb-V体系铁素体晶粒尺寸为3.3μm,Mn-Ti体系铁素体晶粒尺寸为5.8μm。利用线性拟合法,得到Mn-Ti体系和Nb-V体系的Paris方程系数分别为:m=2.629 8,C=4.13×10~(-12) mm/次和m=2.679 9,C=1.30×10~(-12) mm/次,计算得出裂纹扩展门槛值ΔKth分别为46.50和66.58 MPa·m~(1/2)。     

用直流电压降法研究316LN不锈钢的疲劳裂纹扩展行为

采用直流电压降(DCPD)方法测试了316LN不锈钢在室温和350℃的疲劳裂纹扩展速率,得到室温和350℃下该材料疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth,并分析了试样断口形貌。结果表明:采用DCPD方法测得室温和350℃下ΔKth分别为11.9,8.1MPa·m1/2,与文献值相符,350℃下的疲劳裂纹扩展速率比室温下的要高2~20倍;在裂纹亚临界扩展区,疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子范围服从Paris公式,其参数n与温度无关,参数D与温度成线性正比关系;试样疲劳破坏形式为穿晶断裂。     

不同温度淬火对45钢疲劳裂纹扩展行为的影响

对不同温度(760,800,840℃)淬火+350℃回火处理的45钢进行了疲劳裂纹扩展速率试验,得到了疲劳裂纹扩展速率曲线,研究了淬火温度对其疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:与840℃淬火(常规淬火)后的相比,760,800℃亚温淬火后试验钢组织中存在未溶铁素体,且800℃亚温淬火后的马氏体组织细小,韧性较好;试验钢的疲劳裂纹扩展速率曲线在裂纹稳定扩展阶段符合Paris公式,随着淬火温度的升高,裂纹扩展速率减小;疲劳断口分为裂纹低速扩展区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3个区域,800℃亚温淬火后的低速扩展区相对平坦,稳定扩展区则比较粗糙,存在准解理形貌,瞬断区有明显的撕裂棱、剪切唇和韧窝形貌,高度差达到283.9μm左右,韧性断裂所占比例较大。     

裂纹圆棒法测PE100管材热熔对接接头的抗慢速裂纹扩展性能

采用裂纹圆棒(CRB)试验法对PE100管材热熔对接接头进行了不同载荷比的疲劳裂纹扩展(FCG)试验,研究了此对接接头的疲劳裂纹扩展机制,并通过外推法得到静载荷下的抗慢速裂纹扩展(SCG)性能。结果表明:当载荷比R相同时,随着最大初始应力强度因子K_(max)的增大,PE100管材热熔对接接头的疲劳裂纹扩展速率增大,疲劳寿命缩短;当K_(max)相同时,随着R的增大,疲劳裂纹扩展速率减小,疲劳寿命增大;裂纹逐步扩展区银纹纤维拉伸长度的减小与裂纹稳定扩展区次生裂纹与主裂纹叠加均加快了热熔接头的裂纹扩展速率;利用外推法得到静载下使用寿命为50a时所允许的最大初始应力强度因子为0.555 MPa·m~(1/2)。     

Ⅰ、Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展的探讨

本文提出了一个Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹疲劳扩展的模型,分析得到疲劳裂纹扩展速率其中Δk_σ为拉应力强度因子,F为与应力状态有关的参数。ΔK_σ=cos~2θ/2(ΔK_Ⅰcos θ/2-3ΔK_Ⅱ sinθ/2) 分析表明拉应力强度因子幅度ΔK_σ是支配Ⅰ、Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展的力学参量。作者用18CrNiWA钢进行了纯Ⅰ型和Ⅰ、Ⅱ复合型的三点弯曲和偏裂纹三点弯曲的疲劳试验。试验结果与上述半经验公式符合良好,并且表明,(1)Ⅰ、Ⅱ复合型和Ⅰ型裂纹扩展遵循同一规律,只要在Ⅰ、Ⅱ复合型状态下用拉应力强度因子幅度ΔK_σ代替Ⅰ型时的AK_1即可;(2)Ⅰ、Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展的拉应力强度因子的门坎幅度值ΔK_(σth)等于Ⅰ型裂纹的门坎值ΔK_(Ⅰth)。     

16MnR钢近门槛值疲劳裂纹扩展特性

本文研究了16MnR 钢近门槛值疲劳裂纹扩展的特性.提出用公式 dα/dN=C(△K(?)—△K~2(?))表征门槛值附近的疲劳裂纹扩展速率,通过试验给出了计算有效应力强度因子范围△K_(eff)的方法.计算结果与试验数据相吻合。     

显微组织对中碳钢疲劳裂纹扩展的影响

本文试验研究了45 Cr 钢淬水,200℃回火态和40 MnB 钢淬水,200℃、500℃回火态的疲劳裂纹在第一、第二扩展阶段的扩展。试验结果表明,当疲劳裂纹处于第一扩展阶段时,两种钢在200℃回火态的疲劳裂纹主要是穿晶扩展,它们的疲劳裂纹扩展速率(da/dN)和门槛值(△K_(th))基本相同。当疲劳裂纹进入第二扩展阶段后,晶界状态对疲劳裂纹扩展的影响明显起来。硼具有韧化200℃回火态组织晶界的作用,致使40MnB 钢的疲劳裂纹不优先沿晶界扩展。而45Cr 钢,疲劳裂纹优先沿高畸变能的晶界扩展,疲劳裂纹沿晶扩展速率加快,所以得到40 MnB 钢的da/dN<45Cr 钢的da/dN 的结果。当40MnB 钢500℃回火态的疲劳裂纹处于第一、第二扩展阶段时,均是穿晶扩展,断口上有明显疲劳条纹,裂纹扩展途径弯曲度大,从而使其在两个扩展阶段的da/dN 均低于两种钢200℃回火态的da/dN,△K_(th)值高于两种钢200℃回火态的△K_(th)值。     

应力比对S135钻杆钢腐蚀疲劳行为的影响

利用疲劳试验机和扫描电镜研究了在弱碱性介质(质量分数为3.0%的KCl溶液)中不同应力比R(0.1,0.3,0.5,0.7)对S135钻杆钢腐蚀疲劳行为的影响,并得到了该钻杆钢腐蚀疲劳裂纹扩展表达式和疲劳裂纹临界撕裂点的应力强度因子幅值ΔK与R的关系式。结果表明:随着R的增大,试样裂纹扩展临界撕裂点和最终撕裂点对应的ΔK逐渐减小(R和临界撕裂点的ΔK值之间呈明显的线性关系),试样的腐蚀疲劳裂纹扩展速率增大,腐蚀疲劳相对寿命减小,裂纹开裂由疲劳条带扩展机制转化为解理扩展机制。     

高产气井油管用13Cr-L80钢的腐蚀疲劳裂纹扩展行为

用复合磷酸盐完井液对取自13Cr-L80钢油管的紧凑拉伸试样进行预腐蚀处理,再进行疲劳裂纹扩展试验,通过分析疲劳裂纹扩展区形貌,研究了应力比(0.05～0.25)、加载载荷(10～14 kN)和载荷频率(0.6～1.8 Hz)对腐蚀疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明：随应力比增大,疲劳裂纹扩展区二次裂纹数量增多,13Cr-L80钢的裂纹扩展速率增大;随加载载荷增大,疲劳裂纹扩展区二次裂纹数量减少,裂纹扩展速率减小;载荷频率越高,疲劳裂纹扩展区二次裂纹数量越少,但裂纹尖端应变速率增大,裂尖变形更充分,导致裂纹扩展加快,试验中止时的循环次数减少。     

超高压换热器用钢SAE4340腐蚀疲劳裂纹扩展速率的研究

对超高压换热器用钢SAE4340进行了在空气与水介质中的疲劳裂纹扩展速率试验,得到其在两种介质中的疲劳裂纹扩展速率。试验结果表明,在水介质中的疲劳裂纹扩展速率较高。