预制裂纹对X70管线钢冲击韧性和断裂机制的影响

随着管线钢应用逐渐增加,预防裂纹的扩展研究作为管线钢结构性能的研究重点而备受学者关注。本试验采用疲劳方法预制裂纹缺口,利用示波冲击试验,测试其与常规V型缺口在不同温度下对X70管线钢韧性的影响。结果表明,相较于常规V型缺口冲击试验,预制裂纹缺口的韧脆转变温度提高了约44℃,更贴近GB/T 20801.2—2020《压力管道规范工业管道第2部分:材料》规定的最低使用温度,在温度值的确定上提供了科学参考。通过对预制裂纹扩展过程中特征参数和宏微观断口形貌的分析研究,结果表明,裂纹扩展随着温度降低表现出一定的规律性,为基于示波冲击试验预测断裂机制提供了一定的参考依据。

基于主曲线法的X70钢环焊缝断裂韧度研究

高钢级管线钢环焊缝在韧脆转变区内的断裂韧度具有高度离散性及温度相关性,因此很难对其进行合理评价。分别采用12.7 mm(0.5 in)小尺寸三点弯试样和仪器化压痕法,测试了X70钢环焊缝低温下的断裂韧度,在此基础上获得其主曲线参考温度T_(0)。结果表明,基于小尺寸三点弯试样的X70钢环焊缝主曲线参考温度T_(0)=-98℃,1%和95%累积失效概率曲线可以很好地包络韧脆转变区内的断裂韧度。温度高于-60℃时,断裂韧度包络曲线并不保守;基于仪器化压痕法的X70钢环焊缝主曲线参考温度T_(0)=-76.5℃,5%和99%累积失效概率曲线可以包络其韧脆转变区内的断裂韧度。主曲线法可以很好地规避环焊缝断裂韧度描述的高离散性问题。相比较而言,基于压痕法的主曲线偏于保守。

基于尺度律的裂隙网络生成及其对地下厂房稳定性的影响分析

以锦屏二级为工程背景,通过对猫猫滩闸址区域内断层的统计,得到断层数量与尺度的幂律关系,并通过分段线性拟合的方法估算了断层系统的尺度-数量分维发现,当断层迹长r<0.1km时,分维D=0.4875;当断层迹长r>0.1km时,分维D=1.4961。通过该尺度律关系,结合蒙特卡洛法,推演了更小规模的节理的空间分布。运用DDA数值计算程序,分析并模拟了大水沟地下厂房的开挖过程,获得了高度节理化的由开挖引起的应力、位移变化图。

基于Master Curve方法的Q345R钢断裂韧性研究

进行了国产Q345R钢在韧脆转变区的拉伸试验、夏比冲击试验和落锤试验,分别采用单温度法和多温度法获得1英寸厚CT试样的Master Curve曲线,并和ASME,API以及BS等规范中断裂韧性估算公式进行对比。结果表明,单温度法和多温度法获得的参考温度T_0基本一致,大约为-105℃。主曲线法能够很好地包络各种估算公式推断出的断裂韧性与温度关系曲线,并且在足够保守的前提下,比ASME的K_(IC)下包络线更具经济性和灵活性。

基于断裂力学的X80管线钢最低允许使用温度的确定

以某天然气管道事故调查中的X80管线钢冲击试验数据为依据,采用API579-1/ASMEFFS-1(Fitness-For-Service)中的断裂力学评估程序,结合我国管线钢的相关规范和标准,推导X80管线钢的冲击豁免曲线,为今后管线钢的最低允许使用温度相关标准的修订奠定基础。

基于断裂力学的低温容器防脆断设计

对世界各国低温防脆断设计理念进行了对比,重点介绍了ASME VIII-1、2和EN 13445中防脆断设计的理论背景,提出我国低温压力容器设计的发展思路。

试样厚度和试验温度对主曲线法参考温度的影响

以国产Q245R和07MnNiMoDR这2种承压设备常用铁素体钢为研究对象,开展材料在韧脆转变区内的拉伸试验、冲击试验以及厚度分别为25.4 mm、19.8 mm和12.7 mm的3种小尺寸标准紧凑拉伸试样(CT试样)的断裂韧度试验,分析试样厚度和试验温度对主曲线法参考温度t 0的影响。研究结果表明,参考温度随着试样厚度的减小而下降,不同试验温度下获得的参考温度则无明显规律性,采用量纲一变形极限M limit=50可修正CT试样厚度带来的拘束度下降。

冲击载荷作用下岩石动态力学性能的数值分析

为研究不同冲击载荷和不同性质岩石的动态力学性能,通过与实验结果的对比分析,验证了数值仿真冲击载荷下应力波在岩石介质中传播特性的可行性,利用显式非线性动力分析有限元程序LS-DYNA,数值模拟了SHPB冲击岩石试件的过程,得到了不同冲击速度下人造岩石的应力-应变曲线,获得了相同冲击速度下几种不同性质岩石的应力-应变关系,结果表明,人造岩石的动态力学特性与应变率有很大关系,岩石的动态力学特性与岩性密切相关.

高压临氢环境中材料氢脆测试方法讨论

材料的高压氢脆问题是氢气储运中所常见的,针对材料氢脆性能的评价试验方法在国际上已经有许多标准发行,我国尚无相关标准,本文即针对材料氢脆的测试方法进行了介绍及讨论。根据载荷作用机制的不同,材料高压氢脆的测试方法可以分为三大类,分别为圆片试验方法、基于断裂力学的试验方法与基于慢应变速率拉伸的试验方法。这三类试验方法根据试样形式的不同会有所变动,在材料性能测试中所检测的指标也会有所不同,需根据工程实际进行合理选择。此外,为了推进材料氢脆性能评价研究,需加快对高压氢气试验装备的研发。

中国承压设备材料的国际化趋势

本文围绕中国承压设备材料国际化,阐明了中外承压设备材料相互认可的必要性,概述了国外标准规范认可和接受我国材料牌号的状况,回顾总结了ASME锅炉压力容器规范材料卷中国国际工作组自成立以来的工作成果,提出了中国承压设备材料进入国际标准的步骤和途径,展望了我国材料国际化的未来发展趋势。文章认为:中国的材料标准被国际上的承压设备标准承认,是我国承压设备产业国际化的努力方向,不仅将带动我国钢铁产品走向世界,同时也是我国承压设备标准成为国际认可标准的前提条件。

储氢气瓶用钢4130X的氢脆敏感性试验研究

针对储氢气瓶设计制造中的材料与氢气介质的相容性问题,本文参考ISO 11114-4:2005标准及应力腐蚀试验方法,分别采用CT、WOL试样对4130X材料的抗氢致开裂能力进行了试验研究。CT试验结果显示4130X材料在标准所要求的加载条件下,在90℃、90MPa的氢气环境中具有良好的抗氢致开裂能力;WOL试验结果证明4130X的应力强度因子K_I加载至53.39MPa·m^(1/2)时,不会发生氢致开裂现象。在后续研究中,应增大加载的K_I值,以得到材料在高压氢气环境中的临界应力强度因子KIH值。

特种设备材料性能研究与评价试验室建设与发展

本文简要介绍了中国特种设备检测研究院特种设备材料性能研究与评价试验室的建设背景,装备和试验情况,以及形成的研究能力。对已经完成的和正在进行的微损测试技术、材料高温损伤评价技术、氢环境材料适用性研究、材料断裂韧性测试和估算方法研究、材料性能数据积累和挖掘等科研工作进行了重点介绍。总结归纳了搭建科研型试验室的经验,并展望了今后的发展方向。

环向缠绕气瓶金属内胆表面裂纹的应力强度因子计算

本文利用弹塑性理论对环向缠绕气瓶自紧及服役工况进行应力分析,推导得出不同工况下,气瓶的复合材料和内胆的应力、应变计算公式,并展开讨论。以金属内胆应力计算公式为基础,借鉴平板椭圆形表面裂纹应力强度因子公式,给出了金属内胆表面椭圆形裂纹应力强度因子的计算方法。通过算例表明,内胆裂纹的应力强度因子除与裂纹几何参量、气瓶内压相关,还与气瓶制造时自紧工艺相关,同一气瓶设计,最小、最大自紧引起的应力强度因子相差36%。