利用單邊缺口拉伸試驗(yàn)測量管線鋼斷裂韌性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用單邊缺口拉伸試驗(yàn)測量管線鋼斷裂韌性的方法，其特征在于，包括：制備單邊缺口拉伸試樣，通過線切割及疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)方法預(yù)制所述拉伸試樣裂紋；根據(jù)所述拉伸試樣裂紋計(jì)算裂紋擴(kuò)展量；通過繪制表征裂紋擴(kuò)展斷裂抗力的J-R曲線獲得用于表征管線鋼斷裂韌性的J積分及應(yīng)力強(qiáng)度因子K。本發(fā)明通過采用拉伸試樣（SENT試樣）對管線鋼的斷裂韌性進(jìn)行測量，克服了傳統(tǒng)技術(shù)彎曲試樣（SENB試樣）測量結(jié)果范圍太小、不足以評定管線鋼斷裂韌性的缺陷，拉伸試樣（SENT試樣）測試得到的斷裂韌性值更加合理，且避免了管線鋼材料測試的浪費(fèi)；且具有測量準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。
【專利說明】利用單邊缺口拉伸試驗(yàn)測量管線鋼斷裂韌性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于斷裂韌性測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用單邊缺口拉伸試驗(yàn)測量管線鋼斷裂韌性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著管線鋼強(qiáng)度級別的提高，對韌性的要求也越來越高，再加上管線鋼的服役環(huán)境非常惡劣，從而提高了產(chǎn)生裂紋的概率，因此對管線鋼斷裂韌性的準(zhǔn)確評定對管線鋼安全運(yùn)行有著重大的意義。
[0003]傳統(tǒng)技術(shù)采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)(SENB)和緊湊拉伸試樣(CT)，這兩種試樣都屬于深裂紋試樣，裂紋尺寸(?)與試樣寬度(w)之比在0.45-0.55之間，裂紋尖端具有很高的約束性，因此試驗(yàn)測量得到的斷裂韌性值范圍太小，不足以評定管線鋼的斷裂韌性，雖然有利于工程結(jié)構(gòu)的安全評估，但是有時(shí)候會造成材料的浪費(fèi)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用單邊缺口拉伸試驗(yàn)測量管線鋼斷裂韌性的方法，通過采用拉伸試樣對管線鋼的斷裂韌性進(jìn)行測量，以克服傳統(tǒng)技術(shù)采用采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)和緊湊拉伸試樣所造成的測量結(jié)果范圍太小、不足以評定管線鋼斷裂韌性的缺陷。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用單邊缺口拉伸試驗(yàn)測量管線鋼斷裂韌性的方法，包括:制備單邊缺口拉伸試樣，通過線切割及疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)方法預(yù)制所述拉伸試樣裂紋；根據(jù)所述拉伸試樣裂紋計(jì)算裂紋擴(kuò)展量；通過繪制表征裂紋擴(kuò)展斷裂抗力的J-R曲線獲得用于表征管線鋼斷裂韌性的J積分及應(yīng)力強(qiáng)度因子K。
[0006]進(jìn)一步地，所述根據(jù)拉伸試樣裂紋計(jì)算裂紋擴(kuò)展量包括:通過預(yù)制二次疲勞區(qū)或加熱氧化方法對所述拉伸試樣進(jìn)行處理并測量所述拉伸試樣的原始裂紋尺寸及擴(kuò)展后裂紋尺寸；通過均值法計(jì)算原始裂紋尺寸％及擴(kuò)展后裂紋尺寸a ;根據(jù)公式A a=a-a0計(jì)算所述裂紋擴(kuò)展量A a。
[0007]進(jìn)一步地，所述拉伸試樣的厚度B與所述拉伸試樣的寬度W的比值關(guān)系是:2 ( B/ W≤5。
[0008]進(jìn)一步地，所述拉伸試樣的原始裂紋尺寸％與所述拉伸試樣的寬度W的比值關(guān)系是:0.25 ( a0/ff ≤ 0.35。
[0009]進(jìn)一步地，所述拉伸試樣進(jìn)行至少六次不同程度的拉伸，并記錄施加載荷與裂紋張開位移的變化曲線，且至少三個(gè)試樣加載需滿足超過最高載荷點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)所述裂紋擴(kuò)展量在0.2mm-3mm之間。
[0010]進(jìn)一步地，所述拉伸試樣是淺裂紋試樣。
[0011]進(jìn)一步地，所述繪制表征裂紋擴(kuò)展斷裂抗力的J-R曲線中J積分的計(jì)算公式是:
[0012]J = Je+Jp;[0013]其中，為J積分的彈性部分，Jp為J積分的塑性部分。
[0014]進(jìn)一步地，
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種利用單邊缺口拉伸試驗(yàn)測量管線鋼斷裂韌性的方法，其特征在于，包括:制備單邊缺口拉伸試樣，通過線切割及疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)方法預(yù)制所述拉伸試樣裂紋；根據(jù)所述拉伸試樣裂紋計(jì)算裂紋擴(kuò)展量；通過繪制表征裂紋擴(kuò)展斷裂抗力的J-R曲線獲得用于表征管線鋼斷裂韌性的J積分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)拉伸試樣裂紋計(jì)算裂紋擴(kuò)展量包括:通過預(yù)制二次疲勞區(qū)或加熱氧化方法對所述拉伸試樣進(jìn)行處理并測量所述拉伸試樣的原始裂紋尺寸及擴(kuò)展后裂紋尺寸；通過均值法計(jì)算原始裂紋尺寸％及擴(kuò)展后裂紋尺寸a ；根據(jù)公式A a=a-a0計(jì)算所述裂紋擴(kuò)展量A a。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述拉伸試樣的厚度B與所述拉伸試樣的寬度W的比值關(guān)系是:2 ≤ B/W ( 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述拉伸試樣的原始裂紋尺寸％與所述拉伸試樣的寬度W的比值關(guān)系是:0.25≤ a。/ W^0.35。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述拉伸試樣進(jìn)行至少六次不同程度的拉伸，并記錄施加載荷與裂紋張開位移的變化曲線，且至少三個(gè)試樣加載需滿足超過最高載荷點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)所述裂紋擴(kuò)展量在0.2mm-3mm 之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述拉伸試樣是淺裂紋試樣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述繪制表征裂紋擴(kuò)展斷裂抗力的J-R曲線中J積分的計(jì)算公式是:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)力強(qiáng)度因子K的計(jì)算公式是:
【文檔編號】G01N3/08GK103604694SQ201310479327
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】李洋, 程鵬明, 劉剛, 張偉衛(wèi), 李鶴, 李炎華, 黃呈帥, 王海濤, 吉玲康, 池強(qiáng) 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所
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