X80M钢管道全自动焊接接头裂纹尖端张开位移差异性

针对不同预热条件下X80M钢管道全自动焊接接头,开展了裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)的差异性研究.采用单边缺口3点弯曲试样进行CTOD试验,按照GB/T21143-2014标准和ISO15653-2018标准推荐的公式分别进行CTOD值的计算.结果表明,两种计算公式结果不同,采用ISO 15653-2018标准推荐公式计算CTOD值结果与GB/T21143-2014标准相比平均偏高35%,差异出现的原因是两种标准的修正方式侧重点不同,即GB/T21143-2014标准针对裂纹长度变化进行修正,而ISO15653-2018标准针对测试温度的影响进行修正.预热温度为80℃的接头试样CTOD值整体较低,其中按GB/T21143-2014标准计算有3个试样低于标准,最低为0.16 mm,按ISO 15653-2018标准计算有1个试样低于标准,最低为0.20 mm;预热温度为120℃时,所有试样在两种标准下计算的CTOD值均满足标准要求,焊接接头断裂韧性更好.相同预热条件下,熔合区试样CTOD值整体高于焊缝区试样,且CTOD最大值均出现于熔合区,具有较好的断裂韧性,熔合区CTOD值受组织不均匀性的影响,不同位置间存在较大差异,存在性能的不均匀性.

国内外标准中裂纹尖端张开位移的计算结果差异

对12Cr1MoV钢板进行了不同试验温度下的断裂韧度测试,再按照3个标准分别计算了裂纹尖端张开位移,并分析其差异。结果表明:按照ASTM E1820—2020b和GB/T 21143—2014标准计算得到的裂纹尖端张开位移较小,而按照ISO 12135:2021标准计算得到的裂纹尖端张开位移较大。当材料的断裂韧性计算结果在裂纹尖端张开位移的最小允许值附近时,计算依据的标准不同,会导致判定结论的不一致。

温度对结构钢材裂纹尖端张开位移(CTOD)的影响分析

裂纹尖端张开位移(CTOD)与钢材的弹性模量、屈服强度、几何条件和荷载大小等因素有关。结构钢材的相关力学指标随着温度发生变化,因此温度变化也会改变CTOD的数值。从含穿透缺口无限大受拉平板的Dugdale-Barrenblett模型(D-B模型)出发,推导出了温度对裂纹尖端张开位移影响规律的基本公式,并把分析进一步扩展到含跨中裂纹的三点弯曲试样。并对带跨中裂纹的三点弯曲试样进行了有限元分析和低温试验,其结果和公式进行了对比。结果表明,CTOD值随着温度降低而减小,温度对CTOD的影响程度与裂纹尖端的塑性发展程度有关。

裂纹尖端张开位移试验在导管架建造中的应用

介绍了裂纹尖端张开位移(简称CTOD)试验方法,并按照英国BS7448规范,用CTOD试验技术,测试了板厚为90 mm的海洋平台导管架焊接接头的韧度,对三项焊接工艺进行了评定.结果表明三项焊接工艺的所有焊态焊接接头(包括焊缝和热影响区)试样的特征CTOD值,都大于设计规格书的要求.所评定的三项焊接工艺可以直接用于海洋平台导管架建造,焊后允许不进行热处理.

混凝土裂缝的稳定扩展过程与临界裂缝尖端张开位移

本文采用激光散斑照像法并辅以电测法研究观察了2种不同尺寸的混凝土切口梁失稳断裂前微裂缝生成、聚合直到主裂缝发生缓慢的亚临界扩展的全过程以及相应的变形特征和应变场分布。结果表明,混凝土切口梁失稳断裂前存在着明显的主裂缝亚临界扩展过程,其断裂过程区呈不规则的狭长带状形,最大宽度约为最大骨料粒径的1/2。断裂过程区的性状与Dugdale-Barenblatt模型基本相符,因而采用由此衍生发展起来的虚拟裂缝模型和“疵弥”裂缝带方法进行混凝土断裂的数值分析是可行而合理的。实验还表明,在实验范围内临界裂缝尖端张开位移和试件尺寸无关,因而有希望成为判断混凝土失稳断裂的材料参数。

电子束焊GH4169合金高温裂纹尖端张开位移试验

根据国标GB/T2358-94,对GH4169合金电子束焊接接头的高温(650℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)进行了测试。取SE(B)试样进行三点弯曲试验,然后由所得到的650℃下母材和焊缝的P-V曲线来计算CTOD值,并对试验结果进行了讨论和总结。

X100直缝埋弧焊管断裂韧性的裂纹尖端张开位移试验研究

为了检验X100直缝埋弧焊管的断裂韧性,采用三点弯曲多试样法,在室温、-10℃和-30℃下对该焊管的母材、热影响区和焊缝部位进行了裂纹尖端张开位移(CTOD)试验.测试结果表明:在同一温度下,CTOD试验的表观启裂值δ0.05、条件启裂值δi和最大载荷值δm的分布规律为母材最好,焊缝次之,热影响区最差;采用裂纹扩展阻力和撕裂模量表征的分布规律为母材最好,热影响区次之,焊缝最差;焊接热影响区组织中含有大量呈块状分布的铁素体,而粒状贝氏体等增强相的含量较少,这会造成其韧性下降,使焊管出现局部失稳现象.

2219铝合金搅拌摩擦焊接头裂纹尖端张开位移(CTOD)试验研究

采用裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头各区域的断裂性能,分析了搅拌摩擦焊接头组织结构对接头断裂性能的影响.研究结果表明,2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂呈韧性,但接头各区域韧性分布呈现明显的不均匀性,焊核区断裂韧性最好,热机影响区和热影响区次之,但均高于母材的断裂韧性.

强度失配焊接接头的裂纹尖端张开位移数值分析

采用有限元方法对平面应变条件下含裂纹不同强度失配的平板拉伸焊接接头进行了弹塑性分析,研究了焊缝与母材强度失配、裂纹长度、母材应力应变曲线类型等因素对焊接接头裂纹尖端张开位移的影响.结果表明,强度失配系数增大,焊接接头裂纹尖端张开位移值降低,裂纹长度越短,强度失配的影响越显著.母材无屈服平台时,裂纹尖端张开位移随外加应变的增大呈单调上升趋势,母材有屈服平台时,在高匹配或者裂纹长度较短时,裂纹尖端张开位移曲线会出现阶段性变化,这主要是由于母材形变硬化滞后焊缝变形所产生的.

用裂纹尖端张开位移法评价焊接接头韧性

用夏比 ( charpy)冲击试验值来评定焊接接头的韧性 ,有一定的局限性 ,而用裂纹尖端张开位移 (简称 CTOD)试验方法能较准确地评价焊接接头的韧性。介绍了裂纹尖端张开位移的含义 ,CTOD试验所用的主要设备及试验过程。用 CTOD试验方法对导管架焊接接头的韧性进行了评定。试验结果表明 :用 CTOD试验评价焊接接头韧性 ,效果良好 ,CTOD试验还可以作为焊接工艺认可试验 。

低温下结构钢材裂纹尖端张开位移的变化规律

裂纹尖端张开位移 (CTOD)是材料断裂分析的重要判据指标。在GB T 2 35 8- 94金属材料裂纹尖端张开位移试验方法中 ,根据加载曲线的不同形式可以获得 5种不同的特征CTOD值。随着温度的降低 ,结构钢材的韧性降低 ,试验曲线的形状变化 ,可测得的特征CTOD值也不相同。本文在三种结构钢材低温下裂纹尖端张开位移试验的基础上 。

连铸10CrNi3MoV钢裂纹尖端张开位移(CTOD)试验研究

对电炉模铸及不同批转炉连铸 10CrNi3MoV钢进行了CTOD试验研究 ,并探讨了CTOD特征值与钢板中心偏析关系。结果表明 ,模铸钢板抵抗裂纹早期扩展的能力高于连铸板 ,但连铸板抵抗裂纹失稳扩展能力并不低于模铸板 ;钢板中心偏析使CTOD特征值降低 ;控制碳含量在较低水平 ,或碳含量达上限 (0 .11%C)时采取减轻偏析的有效措施 ,可使连铸

行程受限COD规在裂纹尖端张开位移试验中的应用

分析了COD规在裂纹尖端张开位移(CTOD)试验中由于行程受到限制而随载荷的变化所产生的各种可能结果,提出了用EXCEL数据处理软件对采集到的COD规的张开位移进行处理的理想方法,得到了令人满意的P V曲线,从而可较准确地从该曲线上求得停机点的载荷Ps和COD规张开位移的塑性分量Vp,为CTOD试验的顺利完成提供了保证。

确定裂纹尖端形状及张开位移的焦散线──伪焦散线法实验研究

本文根据反射式焦散线──伪焦散线法和弹塑性断裂力学的基本原理，推导出裂纹尖端形状方程，为测量裂纹尖端的张开位移，提供一种全新的实验方法。本文还引用实例来进行验证。

大型焊接结构焊缝裂纹尖端张开位移试验研究

对大型焊接结构焊缝进行了裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度试验,测试了其焊缝的CTOD特征值,得出相应的结论。

EH40钢疲劳裂纹扩展速率与裂纹尖端张开位移关系的试验研究

对EH40钢进行疲劳裂纹扩展速率测试试验,测定一系列裂纹尺寸ai及所对应的疲劳荷载次数Ni和裂纹嘴张开位移(CMOD)。通过a-N曲线,运用ORIGIN软件的微分功能得到试样的裂纹扩展速率。通过CMOD与裂纹尖端张开位移(CTOD)的对应关系,得到裂纹扩展过程中的一系列CTOD的值δ。通过数据分析,表明裂纹扩展速率与裂纹尺寸存在指数关系,并与δ存在线性相关。在此基础上,提出新的裂纹扩展速率公式,避免了Paris公式的局限性。

316L材料的力学性能及临界裂纹张开位移测试

介绍不锈钢材料ＡＩＳＩ３１６Ｌ的化学成分、常规力学性能数据，引用国外对其疲劳行为研究的结果测试断裂韧性的两个指标棗临界裂纹张开位移洌撸椤＿０．０５，试验结果与Ｓｈａｈｉｎｉａｎ的疲劳试验相应结果吻合。

桥梁钢裂纹尖端张开位移与试样厚度关系式的改进

分析了闫鹏帅等建立的裂纹尖端张开位移(CTOD)与厚度关系式(厚度效应关系式)在应用于桥梁钢时产生较大误差的原因,应用构造法对该关系式进行了改进;使用不同厚度桥梁钢试样(14MnNbq钢、14MnNbq钢接头焊缝、16Mnq钢)的CTOD试验值对改进后的厚度效应关系式进行了验证。结果表明:导致原厚度效应关系式误差较大的原因是平面应力部分的函数形式不合理,以概率密度函数替换该函数后,拟合得到的不同厚度桥梁钢试样的CTOD值与试验值的相对误差较小,改进后的厚度效应关系式适用于不同的桥梁钢。

9Ni钢焊接接头裂纹尖端张开位移试验研究

通过CTOD试验测试了液化天然气(LNG)储罐用9Ni钢埋弧焊(SAW焊)和TIP-TIG焊(简称TT焊)焊接接头的断裂韧性,分析了接头组织对断裂性能的影响。结果表明:SAW焊和TT焊接头CTOD值均能够满足相关工程标准要求,焊接接头达到失稳破坏时,TT焊接头需要更大的力,接头强度更高;SAW焊焊缝金属以长条状的胞状树枝晶为主,其间胞状晶,TT焊焊缝金属为细小均匀分布的胞状晶构成,细小均匀分布的胞状晶能够增加裂纹扩展抗力,利于提高焊缝金属韧性;TT焊应用于LNG储罐立焊缝,不仅可以去除打磨清根环节,还具有与SAW焊相当的焊接效率和焊接质量,自动化程度高,因此,具有很高的发展潜力。

低温双引伸计法及厚钢板裂纹尖端张开位移δ-J的关系研究

为了研究低温下裂纹尖端张开位移(δ)与J积分的关系,提出一种较新的试验方法:低温双引伸计法。并且对厚度为40mm,强度为730～770MPa的低合金高强度锚链钢在温度为-20℃的低温环境下进行了低温双引伸计法试验。试验结果表明:低温双引伸计法在高强度钢韧性试验上的应用是成功的,而且具有准确性和经济性的优点;通过试验,对BS7448的公式进行了修正;得到了δ与J的线性拟合曲线,从而建立了在此种强度、温度和厚度条件下该钢的J积分和δ关系的定量公式。同时还讨论了转动因子为0.4和0.45两种情况下,δ值以及δ与J积分关系公式的变化情况。