结构钢S355N及S355N-Z25的低温CTOD断裂韧性及其da/dN研究

分别采用三点弯曲SE(B)与紧凑拉伸C(T)试样,通过-20℃的低温裂纹尖端张开位移CTOD断裂韧性试验及疲劳裂纹扩展速率da/dN试验,研究了S355N及S355N-Z25结构钢的裂纹启裂与扩展的抗力。研究结果表明:S355N钢抵抗裂纹启裂及前期扩展的能力比S355N-Z25钢强,但前者抵抗裂纹后期扩展的能力比后者弱;当应力强度因子范围ΔK小于34.3MPa.槡m时,S355N钢的疲劳抗力比S355N-Z25钢弱,当ΔK等于34.3MPa.槡m时,两者具有相同的疲劳抗力,当ΔK大于34.3MPa.槡m时,前者的疲劳抗力比后者强。研究结果对两种钢板在工程上应用及结构的安全评定提供了参考。

桥梁钢Q420qE低温CTOD断裂韧性试验研究

依据英国标准BS7448断裂韧度试验标准和DNV-OS-C401,对桥梁常用钢Q420qE进行了三点弯曲CTOD(裂纹尖端张开位移)断裂韧度试验,测试了在低温(-20℃)母材、热影响区、焊缝的CTOD特征值,得出相应的结论。

低温环境下Q690qE桥梁钢断裂韧性试验研究

针对中国新研发的Q690qE高强度桥梁钢,选取32、50 mm两种典型厚度,开展了在0、-40℃条件下的拉伸试验和裂纹尖端张开位移(Crack Tip Opening Displacement,CTOD)试验,采用BS 7910—2019 Guide to Methods for Assessing the Acceptability of Flaws in Metallic Structures中失效评定图(Failure Assessment Diagram,FAD)对钢材断裂韧性进行评估。结果表明:Q690qE钢的屈服强度和抗拉强度0℃条件下分别为710、910 MPa,-40℃条件下分别为601、825 MPa,-40℃条件下相比0℃时有所降低;32 mm厚钢板在0、-40℃条件下CTOD最小值分别为0.500、0.685 mm,50 mm厚钢板在0、-40℃条件下CTOD最小值分别为0.318、0.186 mm,50 mm厚钢板的断裂韧性相比32 mm的有所降低;在0、-40℃条件下,32、50 mm厚钢板评估点均位于FAD图可接受区域,说明Q690qE钢具有良好的断裂韧性,能满足桥梁防断设计要求。

低温钢焊接接头CTOD断裂韧性试验研究

与传统的夏比V型缺口冲击韧性试验比较,CTOD更能有效准确地评价钢材的抗脆断能力。文章按照BS 7448-1991(1997)断裂韧度试验标准,对海洋平台工艺管道用ASTM A333-2005 Gr.6低温钢焊接接头的低温(0℃,-29℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)进行了测试。取尺寸为B×2B(B为试样厚度)、缺口方向为NP的试样进行三点弯曲试验,然后由得到的焊缝和热影响区(HAZ)的P-V曲线来计算CTOD值,并对试验结果进行了分析和讨论。

19Cr-17 Ni-5Mn-4Mo奥氏体不锈钢焊缝金属超低温断裂韧性试验研究

为了解决托克马克核聚变装置D型线圈盒19Cr-17 Ni-5Mn-4Mo奥氏体不锈钢焊缝金属4.2 K超低温断裂韧性值偏低和不稳定的问题,通过使用不同的焊接线能量、焊道布置、道间温度和清洁度控制等条件下进行焊接试验,探索了这些焊接变数对焊缝金属超低温断裂韧性的影响规律;并采用金相分析、EBSD和断口电镜扫描等表征方法研究了微观组织与超低温断裂韧性内在关系,为优化焊接工艺提供了理论基础。研究结果表明:通过降低焊接线能量和层间温度来细化晶粒和减少析出相,及通过提高氩弧焊气保护质量、加强道间清理和优化焊道布置等措施来提高焊缝纯净度和均匀性等措施可以有效提高焊缝的低温断裂韧性。

超低温裂纹尖端张开位移(CTOD)实验装置改进及焊接接头断裂韧性分析

针对超低温裂纹尖端张开位移(CTOD)实验中存在的试样对中不准确和温度控制不精确等问题,该文对现有设备进行了改进并展开测试实验。首先,选用9Ni钢焊接液化天然气(LNG)储罐并使用扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)观察焊接接头的组织形貌;然后,用改进的CTOD实验装置测定接头的断裂韧性;最后,使用光学显微镜(OM)、SEM和EBSD分析CTOD断口形貌和疲劳裂纹的走向。实验观察到在焊接接头的熔合线处存在宽度约17μm的过渡层,元素Mo和Nb发生了偏聚,焊缝疲劳裂纹穿晶扩展;热影响区CTOD值低于焊缝且离散性较大,在主体实验过程中,出现了pop-in现象,产生的微裂纹沿熔合线粗晶区一侧扩展;粗晶区晶粒宽度达50~100μm,组织为粗大的板条马氏体,且大角度晶界比例较低。由实验可知粗晶区是整个接头断裂韧性最薄弱的区域。

钢结构厚板对接焊缝的低温断裂韧性试验

随着钢板厚度的增加,焊接难度加大,且存在焊接裂纹缺陷的可能性也增大.为防止钢结构厚板焊接接头的脆性断裂,采用三点弯曲试样,以裂纹尖端张开位移(CTOD)为指标,对厚度为150mm的Q345B钢板对接焊缝低温下的断裂韧性进行试验研究.分析了焊缝金属和热影响区断裂韧性CTOD值δm随温度的变化关系,并用Boltzmann函数对断裂韧性-温度曲线进行拟合,结合试样断口的扫描电镜图分析了断裂的微观机理.试验结果表明:焊缝金属和热影响区的CTOD值δm随温度的降低而降低,从20℃～-60℃,降幅分别达78%和91%;热影响区CTOD值δm比焊缝金属和母材均要小.试验积累了厚板对接焊缝的断裂韧性数据,为低温地区钢结构厚板对接焊缝脆性断裂的预防提供了技术基础.

输电铁塔用Q460角钢低温断裂韧性研究

采用三点弯曲试验,研究了输电铁塔用Q460角钢在低温下的断裂韧性。不同钢厂、不同规格Q460角钢的试验结果表明,温度越低,厚度对CTOD值影响越大,且厚度的增加会降低钢材韧性,促使钢结构更容易发生脆断。不同批次的Q460角钢,常规力学性能和断裂韧性有较大差别,且角钢的屈服强度对断裂韧性有一定影响,为此,应控制高强角钢屈服强度的上限。

X70海底管线低温断裂韧性试验研究

根据BS7448断裂韧性试验标准,对国内自主研发的X70海底管线钢管管体及焊接接头的低温(0℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)进行断裂韧性试验,并对其阻力曲线及断口形貌进行了研究分析。结果表明:0℃下管体的CTOD值大于焊接接头,且管体横向略大于管体纵向;熔合线+5 mm位置试样的CTOD值接近管体横向;焊缝、熔合线及熔合线+2 mm位置试样的CTOD值相对较低,易产生突进或失稳现象,是断裂韧性最薄弱的部位。

UOE钢管焊接接头CTOD断裂韧性评定方法(英文)

根据英国标准BS7448,对UOE直缝埋弧焊管不同钢级管线钢焊接接头进行裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度测试。结合加拿大标准CSA Z662-07及挪威船级社规范NDV-OS-F101,在试样形式选择、缺口取样方向、后期金相检验等方面对断裂韧性评定方法加以完善。试验结果表明X70、X65级管线钢均具有良好韧性,符合规范NDV-OS-F101的要求。X70级管线钢焊接接头各区域韧性分布规律为:母材性能最好,焊缝次之,热影响区(HAZ)相对较差。X65级管线钢其HAZ的韧性优于母材和焊缝。其原因是:X65 级钢母材含有一定气孔、夹杂,断口出现分层裂纹,导致CTOD结果分散性大。另外,X65焊缝组织为混晶组织分布不均,含有大量M-A脆性组织物,导致韧性下降。该评定结果为海底管线钢制造工艺改进提供了依据,也为海洋工程结构安全性评估奠定了基础。

郑—CTOD断裂韧性试验在低温钢焊接接头的研究

本文按照英国焊接研究所的实验标准进行了低温钢焊接接头的裂纹尖端位移的实验,通过对实验结果的分析与讨论可得出低温钢焊接接头的低温韧性比较强,焊缝是低温钢焊接工艺中最薄弱部位,CTOD断裂韧性实验可精确评价低温钢焊接接头的韧性。

表面裂纹法研究2A14T6铝合金焊接接头低温断裂韧性

为了研究2A14T6铝合金焊接接头(焊缝/熔合线/热影响区/母材)的低温(77 K/4.2 K)断裂韧性,采用表面裂纹法,通过自主研制的低温位移传感器及力学测试系统得到了断裂韧性KIQ性能参数,并结合断口具体分析了形貌与断裂韧性的关系。研究结果表明:该测试系统能够有效的测量材料的低温表面裂纹断裂韧性KIQ;无论在室温还是低温下,焊接接头不同区域的断裂韧性大致为母材>热影响区>熔合线>焊缝;除熔合线变化不明显外,各区域的断裂韧性随温度的降低而增加,呈现较好的规律性;微观断口形貌与断裂韧性试验测试结果有较好的一致性。

海洋钢结构大尺寸焊接接头CTOD断裂韧性试验与分析

依据英国BS7448断裂韧性试验标准,研究了超大板厚碳钢焊接接头的低温断裂韧性(裂纹尖端张开位移(CTOD))。针对厚为95 mm和60 mm的钢板分别开发了埋弧焊(SAW)和药芯保护焊(FCAW)2种焊接工艺,并研究了低温服役条件下(0℃)2种焊接工艺焊接接头各区(包括焊缝区和热影响区)的断裂韧性。研究结果表明,所有试样均满足最小特征CTOD值0.15 mm的要求。本研究结果可为厚95 mm的D36钢板埋弧焊和厚60 mm的D36钢板药芯保护焊焊接接头免除焊后热处理提供依据。

低温环境下复合材料层板动态断裂韧性的实验研究

利用ＭＴＳ材料试验机和自制的低温实验装置，研究了玻璃布－环氧层板（ＧＦＲＰ）在０℃、－３０℃低温环境下的动态断裂性能。采用ＷＥＫ断裂模型来预测低温环境下ＧＦＲＰ材料的动态断裂韧性，给出了具体的实验测试步骤和理论分析方法。同时测定了单边切口试样拉伸情况下的断裂功，和ＷＥＫ模型计算值进行比较，这两种方法都反映出温度和加载速率的改变对玻璃布－环氧层板材料的断裂性能有明显的影响。在低温环境下，当应变速率提高时，断裂性能明显增强；和室温情形相比，在低温环境下。

Q500qE高性能桥梁钢断裂韧性CTOD试验研究

针对不同厚度规格的Q500q E高性能桥梁钢母材和焊接接头,在不同温度条件下进行了断裂韧性CTOD试验,旨在系统研究Q500q E高性能桥梁钢母材及其焊接接头的断裂抗力随温度的变化规律。试验结果表明:随着温度的降低,32和44 mm板厚Q500q E母材的断裂韧性变化不大,但60 mm板厚Q500q E母材的断裂韧性在温度降至-40℃以下后,有较大幅度的降低;各种板厚的Q500q E焊缝的断裂韧性都比母材低;随着温度的下降,Q500q E焊缝的断裂韧性大幅降低,特别是44和60 mm板厚Q500q E焊缝。说明Q500q E焊缝的抗断性能,尤其是低温抗断性能比母材要差很多。评定结果表明:除60 mm板厚Q500q E母材-50℃时的CTOD值外,其它各种板厚Q500q E母材的CTOD值均在失效评定曲线FAD图的可接受区域内,其断裂韧性值是合格的;32,44,60 mm板厚的Q500q E焊缝,仅有常温及32 mm板厚在-20℃的断裂韧性是合格的,与母材相比,Q500q E焊缝的低温抗断性能较差。所以,对于Q500q E高性能桥梁钢需要进一步加强对焊缝性能的改善研究。

低温下铁路钢轨钢材的断口与弹塑性断裂韧性分析

青藏铁路的开通使得钢轨钢材在低温环境下的使用愈发广泛起来,其在低温下断裂性能的研究工作重要性也随之凸现。通过对青藏铁路常用的两种钢轨钢材类型U71Mn和U75V制作三点弯曲试样在20、0、-20、-40℃以及-60℃情况下进行试验,并利用断裂力学理论,计算得到了这两种钢轨钢材在不同温度下的裂纹张开位移CTOD与J积分值,并对这两种钢轨钢材在低温下的断裂性能进行了系统总结和分析。对低温条件下钢轨的相关设计人员提供了一定的借鉴作用。

高钢级厚壁管线钢低温断裂韧性控制技术研究

针对厚规格X80管线钢低温断裂韧性控制难题,从理论层面揭示了DWTT断裂韧性的影响机制,并通过实验室轧钢试验和工业试验证实了相变前奥氏体晶粒尺寸和室温组织中的马奥岛是影响厚规格X80管线钢DWTT性能的两大主要因素。借助热模拟试验研究得出了细化奥氏体晶粒尺寸和马奥岛的主要技术措施。结果表明,尽量避免粗轧高温区在5%~8%变形、适当提高Nb含量、提高粗轧最后两道次变形量和缩短间隔时间,可以使奥氏体再结晶晶粒尺寸控制在20μm以下;适当降低终轧温度、提高冷却速率、选择合理的终冷温度,可以将组织中马奥岛体积分数降低到10%以下,平均颗粒尺寸减小到1μm以下。

管线钢管环焊接头CTOD断裂韧性评估技术

综述了材料焊接接头基于断裂力学原理的CTOD断裂韧性评估技术的特点与应用,尤其是在高等级厚壁管线钢管环焊接头中的应用。分析并整理了当前国际管线钢管行业权威标准API 1104、DNV-OS-F101、DNV-RP-F108、CSA Z662、AS 2885.2对于管线钢管环焊接头CTOD断裂韧性评估的特点、要求与实施过程,为不同管线项目钢管环焊接头CTOD断裂韧性的评估提供了有益参考。同时,介绍了宝钢高等级UOE管线钢管环焊接头CTOD断裂韧性评估进展。

不同焊接位置海洋平台用钢焊缝金属低温断裂韧性

海洋平台用钢在横焊立焊位置下,焊缝金属低温断裂韧性存在差异,工程界普遍认为,高热输入的立焊位置试样韧性值低于低热输入的横焊位置试样,但诸多试验均呈现相反的结果.文中选取了两组CO2焊横焊立焊位置的焊缝金属试样进行了低温断裂韧性试验,得出了CTOD(裂纹尖端张开位移)值,并对焊缝处宏观形貌、断口形貌以及金相组织进行了分析.结果表明,由于柱状晶数量和取向及夹渣的影响,横焊位置试样低温断裂韧性低于立焊位置试样.

X70M管线钢焊接接头CTOD断裂韧性研究

采用CTOD(裂纹尖端张开位移)试验对X70M直缝埋弧焊管焊接接头的焊缝中心、熔合线和热影响区进行断裂韧性测试,并使用OM、SEM和EBSD对CTOD试样裂纹扩展区的微观组织进行观察。结果显示,X70M直缝埋弧焊管焊接接头的CTOD断裂韧性为:焊缝中心良好,熔合线波动大,热影响区最佳。焊缝中心的组织细小均匀,断裂韧性稳定;熔合线附近的组织形态和晶粒大小差异大,大角度晶界比例较低,链状M-A组元诱发应力集中,造成CTOD特征值离散性大,并且出现薄弱点;等效热影响区中的针状铁素体含量增多,有利于提高韧性。