缺口拉伸试样的氢脆敏感性测试方法研究

氢脆缺口拉伸试验方法作为一种对电镀工艺氢脆性评定的标准试验方法应用非常广泛,进行测试时通常选用氢脆敏感性更高的圆形缺口拉伸试样或者应力环试样,这些代表性试样应具备更高的氢脆敏感性。本文介绍了一种使用氰化溶液对HB5067.1圆形缺口拉伸试样氢脆敏感性测试的方法,通过这种测试方法,可以有效的判定缺口拉伸试样的敏感强度是否合适,从而达到在电镀过程中氢脆性能的有效评估。

基于单边缺口拉伸试样的环缝接头阻力曲线确定方法对比

近些年单边缺口拉伸(SENT)试样被用于管道基于应变的设计与评估,并且相关机构发展了一些断裂韧性的测试标准,包括DNVGL-RP-F108,CANMET,BMT,USP以及英国国家标准BS 8571等.但相关测试标准之间在测试原理、测试方法以及断裂韧性计算方法上还存在较大差异,有必要对它们之间的区别进行进一步的研究.文中以API X80管线钢环缝接头为研究对象,对夹持式单边缺口拉伸(SENT)试样的裂纹尖端张开位移(δ)和J积分阻力曲线不同确定方法进行了对比.结果表明,通过拟合计算J-R曲线、δ-R曲线以及初始断裂韧性值J_(0.2)和δ_(0.2),给出了SENT试样断裂韧性阻力曲线计算的推荐公式.

缺口拉伸试样断裂应力与温度的相关性

无缺口拉伸试样的断裂应力表现出多种温度相关性。本文揭示了缺口试样拉伸试验中也表现出各种温度相关性。为此在缺口根部半径7．0mm、2．0mm和0．075mm的试样上以-140℃～＋82℃的温度范围进行了拉伸试验。测得的数据显示出7个温度范围，代表断裂应力（和面缩率）的不同温度关系。这些温度特性由7个不同的拟合曲线描述。这些拟合曲线的交点引出过渡温度解理断裂-混合断裂及混合断裂-纤维断裂。就缺口根部半径7．0mm和2．0mm的试样而言，这些试验得出了与无缺口拉伸试样相同的温度特性。而缺口根部半径0．075mm的试样在温度特性方面则表现出一些不同，这在文中将得到详细论述。

Kanwu单边缺口拉伸试样的耦合弹塑性与氢扩散分析

基于耦合的弹塑性与瞬态氢扩散理论,开发了Abaqus有限元分析软件子程序,模拟了单边缺口拉伸试样的氢扩散,获取了其氢浓度分布。随后系统地研究了初始屈服强度、应力强度因子、初始氢浓度、边界条件及氢陷阱结合能对氢浓度分布的影响。研究结果表明,最高晶格氢浓度位于最大静水应力处,而最大陷阱氢浓度位于裂尖根部;晶格氢浓度随屈服强度的提高而近线性增加,而陷阱氢浓度却逐步降低;应力强度因子的增加对晶格氢浓度影响较小,但快速提高了陷阱氢浓度;陷阱氢浓度对总氢浓度的影响随初始氢浓度的增加而快速降低;零通量边界条件时晶格氢浓度高于恒定浓度边界条件,而边界条件对陷阱氢浓度影响较小;陷阱氢浓度对总氢浓度分布影响随氢陷阱强度的增加而增加,氢陷阱强度不影响稳态晶格氢浓度分布。

一种基于DIC测量单边缺口拉伸试件CTOD阻力曲线的简便方法

针对测量单边缺口拉伸(SENT)试样的裂纹尖端张口位移(CTOD)阻力曲线时,延性裂纹扩展量的计算过于复杂的问题,提出了一种由数字图像相关技术(DIC)计算的变形场来确定裂纹尖端位置,并快速推算延性裂纹扩展量的方法。该方法首先在缺口和裂纹上下方的弹性区域设置两条平行横线;然后通过两条横线间的位移差构建曲线,曲线变化幅度的临界点即为裂纹端部的位置;根据临界点位置计算裂纹扩展量,最后测量CTOD并构建阻力曲线。将本文方法与另一种通过DIC测量SENT试样CTOD阻力曲线的方法进行对比,结果表明本文方法经过简便的计算后拟合的阻力曲线效果更好。

基于拘束的X80钢裂纹扩展阻力曲线构建

对于管道中的裂纹,由于其裂纹尖端拘束水平低,使用单边缺口弯曲试样、紧凑拉伸试样所测得的裂纹扩展阻力曲线对管道进行断裂评估,得到的结果趋于保守.文中采用裂纹深度不同的单边缺口拉伸试样,探讨了裂纹深度对裂纹扩展阻力曲线的影响.采用有限元分析,计算了裂纹深度不同的单边缺口试样的裂纹尖端拘束水平.最后,基于裂纹尖端的拘束水平,所构建的裂纹扩展阻力曲线能更加准确地表征管道中裂纹的扩展阻力曲线.

煤制气环境中氢含量对X80管线钢氢脆敏感性的影响规律

通过紧固圆盘压力试验及缺口慢应变拉伸试验,结合断口分析,对X80管线钢在气态氢环境中的敏感性进行评价,并研究了含氢煤制气环境中X80管线钢的氢脆敏感性随氢含量的变化规律。结果表明:X80管线钢在氦气和氢气环境中的爆破压力比pHe/pH2为1~2,具有一定的氢脆敏感性;在含氢环境中应用时,应当根据使用环境进行进一步的评价;氢分压为0.36 MPa时,X80管线钢的断后伸长率和断面收缩率与在常温常压空气中的结果接近,当氢分压高于0.36 MPa时,随氢含量的升高,X80管线钢的塑性损失增加,断口表现出脆化特征,氢脆敏感性增加。

X80管线钢在含氢煤制气环境中的氢脆敏感性

采用慢应变速率试验和缺口试样拉伸试验,并结合断口分析,研究了X80钢在含氢煤制气环境中的氢脆敏感性。结果表明:高压含氢环境中X80钢的强度和塑性指标均有所下降,断口出现脆断形貌,表现出一定的氢脆敏感性,且横向取样方向对氢脆更为敏感;通过对比分析X80钢在高压氢气环境中慢拉伸和缺口拉伸两种状态下的韧性损失,发现缺口试样的三向应力集中区域受氢脆影响更为严重。

喷丸强化7475-T7351铝合金的小裂纹行为和寿命预测

对7475-T7351铝合金进行了喷丸强化和未喷丸(机械加工后抛光)单边缺口拉伸(SENT)试样的小裂纹扩展行为试验研究,利用权函数法(WFM)和叠加原理分析计算了三维表面小裂纹在外加载荷和残余应力场联合作用下的应力强度因子(SIF),并将其加入到基于裂纹闭合的小裂纹扩展分析程序FASTRAN3.9中,采用该程序预测了均布外载荷σmax=160MPa、R=0.06下,喷丸强化和未喷丸SENT试样自然萌生裂纹扩展的a-N曲线。研究发现喷丸强化残余压应力对疲劳小裂纹扩展速率的降低是疲劳寿命延长最主要的原因,采用基于裂纹闭合的小裂纹扩展分析方法能够较好地定量描述喷丸强化的疲劳延寿作用。