[發明專利]利用單邊缺口拉伸試驗測量管線鋼斷裂韌性的方法

有效

• 申請號: 201310479327.7
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103604694A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 李洋;程鵬明;劉剛;張偉衛;李鶴;李炎華;黃呈帥;王海濤;吉玲康;池強
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明屬于斷裂韌性測量技術領域，特別涉及一種利用單邊缺口拉伸試驗測量管線鋼斷裂韌性的方法。

背景技術

隨著管線鋼強度級別的提高，對韌性的要求也越來越高，再加上管線鋼的服役環境非常惡劣，從而提高了產生裂紋的概率，因此對管線鋼斷裂韌性的準確評定對管線鋼安全運行有著重大的意義。

傳統技術采用三點彎曲試驗(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(a₀)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，雖然有利于工程結構的安全評估，但是有時候會造成材料的浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用單邊缺口拉伸試驗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行測量，以克服傳統技術采用采用三點彎曲試驗和緊湊拉伸試樣所造成的測量結果范圍太小、不足以評定管線鋼斷裂韌性的缺陷。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種利用單邊缺口拉伸試驗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展速率試驗方法預制所述拉伸試樣裂紋；根據所述拉伸試樣裂紋計算裂紋擴展量；通過繪制表征裂紋擴展斷裂抗力的J-R曲線獲得用于表征管線鋼斷裂韌性的J積分及應力強度因子K。

進一步地，所述根據拉伸試樣裂紋計算裂紋擴展量包括：通過預制二次疲勞區或加熱氧化方法對所述拉伸試樣進行處理并測量所述拉伸試樣的原始裂紋尺寸及擴展后裂紋尺寸；通過均值法計算原始裂紋尺寸a₀及擴展后裂紋尺寸a；根據公式△a=a-a₀計算所述裂紋擴展量△a。

進一步地，所述拉伸試樣的厚度B與所述拉伸試樣的寬度W的比值關系是：2≤B/W≤5。

進一步地，所述拉伸試樣的原始裂紋尺寸a₀與所述拉伸試樣的寬度W的比值關系是：0.25≤a₀/W≤0.35。

進一步地，所述拉伸試樣進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，且至少三個試樣加載需滿足超過最高載荷點，用于實現所述裂紋擴展量在0.2mm-3mm之間。

進一步地，所述拉伸試樣是淺裂紋試樣。

進一步地，所述繪制表征裂紋擴展斷裂抗力的J-R曲線中J積分的計算公式是：

J＝J_e+J_p;

其中，J_e為J積分的彈性部分，J_p為J積分的塑性部分。

進一步地，

Je=k2(1-v)E;]]>

Jp=ηpUpB(W-a0);]]>

其中，E—彈性模量，單位Pa；ν—泊松比；U_p—塑性功，單位J；