[發明專利]一種金屬管材斷裂韌度的檢測方法及系統

在審

• 申請號: 201710552205.4
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN109211695A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 郭西水;商劍鋒;黃雪松;劉曉敏;李楹;王振華;趙國瑜;伍丹丹
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司中原油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

1.一種金屬管材斷裂韌度的檢測方法，其特征在于，該檢測方法包括以下步驟：

1)將待測的金屬管材制作成夏比V型試樣，對夏比V型試樣進行動態沖擊試驗，建立夏比V型試樣在裂紋擴展中施力點載荷F與施力點位移S的對應關系；

2)根據施力點載荷F與施力點位移S的對應關系，對夏比V型試樣進行靜態沖擊實驗，建立夏比V型試樣在裂紋擴展中施力點載荷F與裂紋擴展量Δa的對應關系；

3)根據夏比V型試樣在裂紋擴展過程中施力點載荷F與裂紋擴展量Δa的對應關系，構建依據夏比V型試樣在動態沖擊試驗中的裂紋擴展過程中的應力強度因子K與實際裂紋長度a的對應關系，按照設定標準以設定的裂紋擴展量對應的應力強度因子確定為斷裂韌度值。

2.根據權利要求1所述的金屬管材斷裂韌度的檢測方法，其特征在于，所述步驟2)中施力點載荷F與裂紋擴展量Δa的對應關系的建立過程如下：

A.以步驟1)中的最大載荷為起始點，按照最大施力點位移S的設定位移步長為增量，依次確定各施力點位移為S₁,S₂,S₃,S₄,…S_i,…S_n；

B.確定步驟1)中的夏比V型試樣在裂紋擴展過程中的各施力點位移S_i對應的初始裂紋長度a_0i；

C.依據步驟B確定的初始裂紋長度，確定夏比V型試樣在裂紋擴展過程中的各施力點位移S_i之間對應的裂紋擴展量Δa_i；

D.利用擬合法構建夏比V型試樣在裂紋擴展過程中各施力點位移S_i與裂紋擴展量Δa_i之間的對應關系；

E.根據步驟1)確定的施力點載荷F與施力點位移S的對應關系和步驟D中構建的各施力點位移S_i與裂紋擴展量Δa_i之間的對應關系，確定施力點載荷F與裂紋擴展量Δa的對應關系。

3.根據權利要求2所述的金屬管材斷裂韌度的檢測方法，其特征在于，所述步驟3)中應力強度因子K與實際裂紋長度a的對應關系的構建過程如下：

a.根據步驟D中確定的夏比V型試樣在裂紋擴展過程中各施力點位移S_i與裂紋擴展量Δa_i之間的對應關系，確定夏比V型試樣在裂紋擴展過程中各施力點位移S_i對應的實際裂紋長度a_i；

b.根據各施力點位移S_i與實際裂紋長度a_i的對應關系，確定夏比V型試樣在裂紋擴展過程中施力點載荷F與實際裂紋長度a的對應關系；

c.根據應力強度因子K與試樣幾何尺寸、裂紋實際長度與施力點載荷的關系，以及施力點載荷F與實際裂紋長度a的對應關系，確定裂紋擴展過程中的應力強度因子K與實際裂紋長度a的對應關系。

4.根據權利要求3所述的金屬管材斷裂韌度的檢測方法，其特征在于，所述步驟c中確定的應力強度因子K與實際裂紋長度a的對應關系如下：

L為跨距，單位為mm；W為試樣寬度，單位為mm；B為試樣厚度，單位為mm；F為施力點載荷，單位為kN；a為裂紋實際長度，單位為mm。

5.根據權利要求2所述的金屬管材斷裂韌度的檢測方法，其特征在于，所述步驟B是按照三點彎標準試樣在靜態沖擊試驗中的裂紋擴展特性來確定夏比V型試樣各施力點位移S_i對應的初始裂紋長度a_0i的。

6.根據權利要求5所述的金屬管材斷裂韌度的檢測方法，其特征在于，所述步驟1)中的動態沖擊試驗是指沖擊速度為5.24m/s，步驟B中的靜態沖擊試驗是指沖擊速度為1.7×10^-5m/s。