恒幅载荷ADB610钢疲劳裂纹扩展规律研究

本文对国产新一代600MPa级低焊接裂纹敏感性低碳贝氏体钢ADB610钢进行疲劳裂纹扩展试验,研究其疲劳裂纹扩展规律。在厚度为20 mm的ADB610钢板上截取7个CT(紧凑拉伸)试样,在应力比为0.1时,采用恒幅载荷实验法进行疲劳裂纹扩展试验,得到每个试样的裂纹扩展长度a与裂纹扩展寿命N之间的a-N试验结果。对每个试样的a-N试验结果,采用一次七点递增多项式拟合方法,运用MATLAB软件编程,分别计算出每个试样的裂纹扩展速率以及基于Paris公式的疲劳裂纹扩展速率表达式。并将这7个试样Paris公式中的参数取平均值,得到了均值裂纹扩展速率表达式,从而得到ADB610钢的疲劳裂纹扩展规律。

低碳贝氏体ADB610钢焊接缺陷统计分析研究

对采用X射线检出的低碳贝氏体ADB610钢焊接缺陷进行统计分析研究。通过排列图分析,认为影响焊接质量的主要缺陷是气孔和夹渣,主要尺寸是4mm以下非超标缺陷。利用参数估计法和相关系数法对缺陷尺寸进行拟合并检验,缺陷尺寸服从两参数威布尔分布和指数分布,但较好地服从指数分布,且缺陷尺寸的均值较小。通过排列图和分布类型的分析,说明采用的焊接工艺规范是合适的,但为了提高焊接质量,应尽量减少施工环境的湿度和彻底清除焊道内的熔渣。

ADB610钢焊接接头概率疲劳裂纹扩展分析

采用焊条电弧焊方法对ADB610钢进行焊接,对焊接接头进行疲劳裂纹扩展试验,研究其概率疲劳裂纹扩展规律.采用两步七点递增多项式拟合方法,计算了一系列相同裂纹长度下母材区、热影响区和焊缝区的对数裂纹扩展速率方差和存活率分别为50%,90%,95%,99%,99.9%的裂纹扩展速率.结果表明,总体上母材区的裂纹扩展分散性最小,热影响区其次,焊缝区分散性最大;而且总体上存活率相同时,在裂纹扩展的初期,母材区的裂纹扩展速率最快,焊缝区的裂纹扩展速率最慢;在裂纹扩展末期,三区域的裂纹扩展快慢相当;随着存活率增大,三区域裂纹扩展快慢差别不大时所对应的裂纹长度减小.

焊接热输入对ADB610钢焊接接头组织性能的影响

采用三种焊接热输入对新开发的低碳贝氏体ADB610钢进行焊接,对其焊接接头的微观组织和力学性能进行了试验研究。结果表明,焊接接头的母材区、焊缝区和热影响区组织均为铁素体和贝氏体,在铁素体和贝氏体上还弥散分布着渗碳体;焊接热输入对焊缝区组织和冲击性能影响显著,过大的焊接热输入会使焊缝区贝氏体含量减少,铁素体含量增大,晶粒变粗大,冲击韧性明显降低。

基于两步七点拟合法ADB610钢概率疲劳裂纹扩展研究

介绍了两步七点递增多项式拟合方法(简称两步七点拟合法)计算一系列相同裂纹长度下成组多个试样的裂纹扩展速率,然后计算一系列相同裂纹长度在不同存活率下的裂纹扩展速率P-a-da/dN和基于Paris公式的裂纹扩展速率表达式P-da/dN-ΔK。并采用两步七点拟合法计算了广泛应用于压力容器的ADB610钢7个CT试样在一系列相同裂纹长度下的裂纹扩展速率,以及计算了ADB610钢在存活率分别为50%,90%,95%,99%和99.9%的裂纹扩展速率和基于Paris公式的裂纹扩展速率表达式,有助于ADB610钢抗疲劳断裂可靠性的分析研究。

基于两步七点拟合ADB610钢焊接接头疲劳裂纹扩展

在应力比为0.1、恒幅加载载荷下,对低碳贝氏体ADB610钢手工电弧焊焊接接头母材区、热影响区和焊缝区采用CT(紧凑拉伸)试样进行疲劳裂纹扩展试验研究。采用两步七点递增多项式拟合方法计算疲劳裂纹扩展速率(da/dN),并计算应力强度因子范围(ΔK),分别将母材区、热影响区和焊缝区每个试样的(da/dN)和(ΔK)数据进行了回归拟合,得到了以Paris公式表达的ADB610钢母材区、热影响区、焊缝区(da/dN)与(ΔK)的关系式。并将这三区域中多个试样Paris公式中的参数取均值,得到三区域均值裂纹扩展速率表达式。结果表明,在裂纹扩展的初期和中期,母材区的裂纹扩展速率最快,焊缝区的裂纹扩展速率最慢;在裂纹扩展末期,三区域的裂纹扩展快慢相当。

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。

降K试验下ADB610钢的疲劳裂纹扩展性能

在厚度为20 mm的ADB610钢板上截取10个取样相同、试样尺寸相同、加工相同的CT试样,采用降K试验法进行疲劳裂纹扩展试验,得到裂纹扩展长度a与裂纹扩展寿命N之间的关系。对每个试样的a-N试验结果,采用一次七点递增多项式拟合方法,运用MATLAB软件编程,分别计算出每个试样基于Paris公式的疲劳裂纹扩展速率表达式。将10个试样Paris公式中的参数取平均值,得到均值裂纹扩展速率表达式,从而得到ADB610钢板采用降K试验时疲劳裂纹扩展性能的规律。

ADB610钢焊接接头疲劳裂纹扩展机理分析

采用焊条电弧焊方法对ADB610钢进行焊接,对焊接接头进行了疲劳裂纹扩展试验和金相试验,从微观机理上分析三区域疲劳裂纹扩展差异。采用两步七点拟合法计算焊缝区、热影响区以及母材区在一系列相同裂纹长度下的对数裂纹扩展速率均值和方差,发现:总体上焊缝区裂纹扩展分散性最大,母材区的最小;焊缝区裂纹扩展最慢,母材区的最快;裂纹扩展末期,三区域裂纹扩展差异不大。对金相组织研究结果表明:焊缝和热影响区的金相组织差异稍大,母材区金相组织差异较小,而且焊缝区晶粒较细,热影响区有网状组织结构,热影响区和母材区晶粒较粗大。这导致疲劳裂纹扩展性能方面焊缝和热影响区的分散性较大,母材区和热影响区裂纹扩展抗力低于焊缝区,母材区的低于热影响区。

应变时效对ADB610钢冲击韧性的影响

采用最小二乘法、相关系数检验法和K-S检验法分别对ADB610钢42 mm厚度钢板在5%应变时效处理前后冲击韧性进行正态分布拟合检验分析,认为两种情况下的冲击韧性值都服从正态分布。采用F检验法和t检验法对应变时效处理前后的冲击韧性进行标准差和均值的检验研究,认为5%应变时效处理对ADB610钢42 mm厚度钢板冲击韧性值的标准差和均值都无显著性差异,即ADB610钢42 mm厚度钢板的冲击韧性对5%内的应变时效处理不敏感。

焊接方法对ADB610钢焊接缺陷的影响研究

对手工电弧焊和混合气体保护焊的低碳贝氏体ADB610钢焊接接头X射线底片上检出的焊接缺陷类型和尺寸进行对比分析研究。焊接缺陷类型排列图的直观分析和t统计检验的对比分析表明,两种焊接缺陷类型之间有显著差异,手工焊方法中需要返修的密集气孔和未熔合缺陷大于混合气体保护焊的;焊接缺陷尺寸频数直方图的直观分析和秩和统计检验对比分析显示,缺陷尺寸的分布有显著差异,手工焊方法焊接缺陷尺寸的平均值大于采用混合气体保护焊的。从焊接缺陷类型和尺寸分布的角度考虑,应尽量采用混合气体保护焊方法进行焊接施工。

加载载荷对ADB610钢疲劳裂纹扩展性能的影响研究

针对ADB610新型低碳贝氏体钢,采取紧凑拉伸试样、恒幅加载方式,在应力比为0.1时进行3种不同加载载荷下多试样的疲劳裂纹扩展试验,并测出裂纹扩展长度a和循环寿命N的a-N试验数据。然后采取七点递增多项式法对a-N试验数据拟合计算疲劳裂纹扩展速率。结果表明,加载载荷较小时,ADB610钢循环寿命较长;在疲劳裂纹扩展的初始阶段,加载载荷小的疲劳裂纹扩展速率相对较慢,但随着疲劳裂纹逐渐扩展,加载载荷小的疲劳裂纹扩展速率反而更大一些。

加载方法对ADB610钢疲劳裂纹扩展的影响

在取样方向、几何尺寸、加工方式和加工精度相同的情况下,分别对板厚20 mm的ADB610钢进行了加载方式、加载载荷和应力比不同的成组多试样疲劳裂纹扩展试验,得到不同情况下的ADB610钢的疲劳裂纹扩展长度a与循环寿命N即a-N试验数据,且并将a-N试验数据与增K法和降K法结合进行试验分析。结果表明,当初始最大加载载荷相同时,两者lg(da/dN)-lg(ΔK)的起始位置相同,当初始最大加载载荷不同时,起始位置不相同。