示波冲击试验中裂纹生长与扩展机理研究

通过示波冲击试验、金相分析、扫描电镜分析等方法,对P92钢室温示波冲击试验时,自裂纹萌生至断裂的全过程进行了分析,研究了裂纹的萌芽、生长和扩展规律。结果表明,冲击试样的破断过程可描述为裂纹的萌芽、生长和扩展直至断裂三个阶段。裂纹萌芽和生长过程对应宏观冲击断口的启裂区,裂纹扩展过程对应宏观冲击断口的扩展区。裂纹的生长和扩展过程因剪切裂纹和颈缩裂纹的交替出现而呈现转折的"之"字形路径。

4145H钻铤钢的示波冲击性能及其动态断裂韧性

针对石油钻井中钻铤断裂以及北方油田在冬季石油钻铤下井起钻之后存在的冷脆现象,通过示波冲击实验,获得了4145H钻铤钢试样在冲击变形和断裂过程中的冲击力—位移曲线,并用实验得到的总冲击功、起裂功来计算其动态断裂韧度。结论认为:4145H钻铤钢的延性断裂韧度和动态断裂韧度均随温度的降低而降低,其冲击功随温度的降低而降低,起裂功与冲击功的比值随温度的降低而升高,裂纹扩展功及其与冲击功的比值随温度的降低而降低。在钻井工程中表现为:常温下裂纹在钻铤中扩展速率较慢,钻铤不容易断裂;低温下裂纹在钻铤中扩展速率较快,钻铤更容易断裂。该研究成果为合理指导4145H钻铤的生产工艺和现场正确使用钻铤提供了实验数据支撑。

4145H石油钻铤钢示波冲击性能研究

对4145H钻铤钢纵向取样,研究了不同温度下的示波冲击特性。结果表明,取样钻铤的冲击功值满足《SYT5144-2007钻铤》和《API SPEC7》标准要求,并得出了4145H钻铤钢的冲击功随温度的降低而降低,起裂功与冲击功的比值随温度的降低而升高,裂纹扩展功以及裂纹扩展功与冲击功的比值随温度的降低而降低。在钻井工程中表现为常温下裂纹在钻铤中扩展速率较慢,钻铤不容易断;低温下裂纹在钻铤中扩展速率较快,钻铤更容易断。该研究成果为合理指导4145H钻铤的生产工艺和现场使用提供了依据,为分析4145H钻铤断裂机理提供了基础实验依据。

轧制工艺对气瓶钢板示波冲击性能的影响

应用示波冲击试验技术测量了不同终轧温度下HP2 95钢板在系列温度下的冲击韧性。测量了冲击断口试样的横向扩张量 ,利用扫描电镜分析了示波冲击断口形貌。结果表明 ,终轧温度提高 ,钢的韧脆转变温度提高 ,钢的冲击韧性下降 ,裂纹扩展功下降。示波冲击温度越低 ,终轧温度对韧性的影响越显著。

基于局部法由示波冲击试验预测裂纹尖端张开位移

材料的COD(裂纹张开位移)、示波冲击试验是常用的断裂韧性测试,根据局部法若能从一种实验结果预测另一种实验结果具有重要意义。本研究以X65钢为试验材料,对其进行了示波冲击及COD试验,并对试验数据进行统计处理,证明断裂参量CTOD(裂纹尖端张开位移)符合三参数威布尔分布。编制了自动求解局部断裂参量及由示波冲击预测CTOD的程序。通过比较COD实验和预测结果,表明在脆性断裂条件下基于局部法能够实现由示波冲击试验预测CTOD断裂韧性。

用示波冲击法测定42CrMo钢的冲击韧性

用示波冲击法测定了在冲击载荷下,淬回火态42CrMo钢的载荷-挠度曲线,并将冲击总功分成裂纹萌生功和裂纹扩展功;研究了回火温度对42CrMo钢回火组织与冲击韧性的影响。结果表明42CrMo钢在回火过程中,随回火温度升高,弹性功基本不变,裂纹萌生功略有升高,而裂纹扩展功迅速增加,42CrMo钢对缺口敏感,随回火温度升高,缺口敏感性降低,淬火态42CrMo钢经500—590℃回火,其组织由板条马氏体和条状及粒状θ-Fe_3C组成;冲击断口为准解理与韧窝混合断裂,随回火温度升高,韧窝增多,准解理减少。

V-150钻杆钢的示波冲击韧性及动态断裂韧性

通过对V-150钻杆管体纵向试样进行示波冲击试验及冲击试样断口形貌观察，对比分析了在不同温度（-60~25℃）下V-150钻杆钢的示波冲击特性及断口裂纹扩展特征。结果表明：V-150钻杆钢的冲击功、裂纹扩展功、裂纹扩展功与冲击功的比值均随温度降低而降低，起裂功与冲击功的比值随温度降低而升高；常温下断口为典型韧窝状韧性断口，随温度降低，断裂特征由韧性断裂向脆性断裂转变，至-60℃时表现为解理脆性断裂特征。

爆炸冲击波对16MnR钢示波冲击性能的影响

采用示波冲击试验机对经单面爆炸处理和双面爆炸处理的16MnR 钢板的冲击性能与未处理钢板的冲击性能进行了比较研究。结果表明:单面爆炸处理能提高材料的冲击总功,能提高材料0～20℃的裂纹萌生功和-20～-40℃的裂纹扩展功,但对裂纹扩展功与冲击总功之比没有多大影响;双面爆炸反而降低了材料各方面的冲击性能。试样冲击断口特征证实了不同处理状态下材料所具有的这种差别。

HQ785C钢示波冲击特性的缺口效应研究

采用示波冲击试验方法，研究了ＨＱ７８５Ｃ钢的夏比Ｖ型缺口、线切割缺口和预疲劳裂纹３种类型试样在冲击断裂过程中各部分能量与温度的关系。分析了各部分能量随温度变化的规律。试验结果表明，预疲劳裂纹试样的脆性转变温度比线切割缺口试样和夏比Ｖ型缺口试样分别提高约２０℃和４０℃。

示波冲击机功能及国产配套自动装置

本文概述了进口示波冲击机的功能及我院为它设计的自动冲击实验装置以及它与国外同类装置相比较的一些内容。

系列示波冲击断口三维形貌几何特征和断裂性能

应用示波冲击试验技术测量了P460NLl钢不同温度系列下的动态断裂性能.利用扫描电镜立体对技术、图像处理与分析和计算机视觉方法对示波冲击断口形貌进行了三维重建和定量分析结果表明，断口三维粗糙度指数Rs，Rq和Rmax与示波冲击裂纹扩展功有很好的对应关系，显示了它们良好的应用前景断面虽然表现出分形行为。

应用示波冲击法研究Q960钢焊接热模拟冲击韧性

利用示波冲击方法对Q960钢的焊接热模拟冲击韧性展开研究。对不同热输入下峰值温度分别为1 300℃、1 100℃和850℃的焊接热模拟试样进行了示波冲击和组织检验。结果表明:峰值温度为1 300℃时,热模拟试样的组织以马氏体为主,峰值温度为1 100℃和850℃时,热模拟试样的组织以贝氏体为主;峰值温度为1 300℃时,热模拟试样的裂纹扩展功Wp随焊接热输入的增加先升高后降低,峰值温度为1 100℃和850℃时,热模拟试样的裂纹扩展功Wp随焊接热输入的增加呈现降低的趋势。

基于示波冲击实验材料动态断裂韧度测试技术的研究

采用预裂纹Charpy冲击试样,基于示波冲击试验建立了测试材料动态断裂韧度的试验方法。与以往预裂纹试样动态应力强度因子的计算方法不同,采用Timoshenko梁理论,提出了一种简单方法来计算三点弯曲试样的刚度K(a),由此建立了三点弯曲试样动态应力强度因子的计算方法,通过实验测得启裂时间,从而确定动态断裂韧度。采用有限元方法对试样动态应力强度因子的理论计算方法进行了验证。结果表明,建立的计算方法准确、可靠,避免了复杂的数值计算,便于工程应用。

AZ31镁合金及其焊接接头示波冲击性能研究

研究了AZ31镁合金及其TIG焊接接头常温时的示波冲击性能。研究表明,AZ31镁合金板材未开缺口和开CharpyV型缺口试样的冲击韧性分别为50.9和8.7J·cm-2,开CharpyV型缺口试样的冲击韧性大幅降低。裂纹形成能量与冲击吸收能量的比值Wi/Wt分别为62.0%和53.8%,说明试样断裂过程中,冲击吸收能量主要用于裂纹的形成。对于TIG焊接接头,在焊缝中心和热影响区开缺口试样的冲击吸收能量Wt分别为4.9,3.9,4.5和4.4J,Wi/Wt分别为16.3%,15.4%,15.6%和15.9%,说明在同样缺口情况下,焊接接头比母材更容易形成裂纹。从微观组织和断口形貌上解释了这一原因。

示波冲击试验在螺旋埋弧焊管检验上的应用

针对管线钢在夏比冲击试验中容易出现的问题,结合示波冲击试验的特点,提出了采用示波冲击试验对螺旋焊管的焊缝和母材进行韧性分析,远比普通冲击试验机更能够反映材料韧性的真实情况,指出了在管线钢韧性试验中应用示波冲击试验的必要性。

RPSW/A摆锤示波冲击试验机测试系统改造

介绍了RPSW/A摆锤示波冲击试验机的基本组成、工作原理及存在的问题,提出了W in-dows平台下通过多功能PCI数据采集卡实现高速数据采集的设想.在此基础上用VB编写了数据采集及处理软件,使该试验机恢复正常,并解决了原机测试系统存在的故障率高、试验数据不易保存、操作烦琐等不足.

高钢级管线钢示波冲击试验研究

对X70、X80、X90和X100四种高钢级管线钢,在不同温度进行了示波冲击试验。结果表明,随着钢级的升高,载荷-位移曲线中的最大力和不稳定裂纹扩展起始力也相应升高,不稳定裂纹扩展起始位移逐渐变小。过了最大力后,曲线变得越来越陡峭,裂纹扩展地越来越快。冲击试样由只产生稳定裂纹扩展逐渐变为产生稳定和不稳定裂纹扩展,不稳定裂纹扩展与冲击断口中脆性区的大小正相关。

示波冲击曲线浅析

介绍了示波冲击载荷-位移曲线及其主要物理特征点。以13MnNiMoR钢板为例,分析了温度对载荷-位移曲线的影响,特别是裂纹形成能量与裂纹扩展能量的变化规律。结果表明:材料韧脆转变始于裂纹扩展能量降低,当裂纹扩展能量消耗殆尽之后,裂纹形成能量开始降低,并主导总冲击吸收能量降低,与断口韧性断面不断减少、晶状断面不断增加相对应。示波冲击曲线可以为优化材料强韧性提供依据,并可用来评价不同材料的韧性水平。

X90管线钢示波冲击特征值的研究

为了更准确地评价X90管线钢的韧性,利用示波冲击试验机提取了不同温度下该管线钢的载荷-位移曲线,研究了其冲击韧性随温度的变化情况。结果表明,在20℃和0℃时X90管线钢示波冲击曲线与GB/T 19748中的F型曲线相似,为韧性断口;-20℃以下时,可以看到明显的不稳定裂纹扩展特征;随着温度的降低,X90管线钢示波冲击的最大力基本不变,而屈服力升高;裂纹形成能,剪切唇及二次纤维区形成能基本不随温度变化而变化,仅当达到-100℃时,裂纹形成能,剪切唇及二次纤维区形成能急剧降低。稳定裂纹扩展能随着温度的降低而降低。