CTOD試驗(yàn)技術(shù)中幾個關(guān)鍵問題研究.pdf

1、在材料和結(jié)構(gòu)的安全性評定中,韌性是極為重要的力學(xué)指標(biāo)。近年來在材料韌性測試的方法中,裂紋尖端張開位移(CTOD)試驗(yàn)得到了較為廣泛的應(yīng)用,但尚有諸多關(guān)鍵問題需要深入研究。
　　本文就CTOD試驗(yàn)中的試驗(yàn)溫度、合適的試樣數(shù)目、驗(yàn)收值的選取、試驗(yàn)中的“突進(jìn)點(diǎn)”的評定及疲勞裂紋預(yù)制等方面問題進(jìn)行探討和分析,提出了解決這些問題思路和方法。材料在不同的溫度下具有不同的韌性。從韌脆轉(zhuǎn)變溫度出發(fā),本文介紹并分析了幾種韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測試方法。本文

2、研究認(rèn)為:CTOD試驗(yàn)所得轉(zhuǎn)變溫度所在區(qū)間要比Charpy沖擊高,因此CTOD試驗(yàn)的溫度不必與沖擊試驗(yàn)溫度相同,可以適當(dāng)提高。依據(jù)不同試驗(yàn)測得的韌脆轉(zhuǎn)變溫度之間的關(guān)系,可以由系列Charpy沖擊試驗(yàn)轉(zhuǎn)變溫度預(yù)測CTOD試驗(yàn)的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間;如果CTOD的試驗(yàn)溫度在材料的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi),則試驗(yàn)結(jié)果會比較分散,在這種情況下,應(yīng)準(zhǔn)備較多的試樣(不少于6個);否則,可以先準(zhǔn)備3個試樣。
　　本文對EQ70高強(qiáng)鋼進(jìn)行了-10?！婧?60?！娴?/p>

3、CTOD試驗(yàn),結(jié)果表明在-10℃時CTOD值較大,且標(biāo)準(zhǔn)差較小;而在-60。C時CTOD值降低,且分散性大。說明-60。℃位于EQ70高強(qiáng)鋼轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi),應(yīng)該取更多(≥6個)試樣以降低結(jié)果的離散性。CTOD特征值表征了材料的韌度水平。在韌度評定中,針對不同試樣數(shù)目,應(yīng)采用與3個中的最小值同等水平下的值作為其特征值。熔合線試樣組織比較復(fù)雜,試驗(yàn)結(jié)果也較為離散,相比較而言,母材和焊縫試樣組織要均勻些。因此,本文研究認(rèn)為:母材和焊縫可以先加

4、工3個試樣進(jìn)行試驗(yàn);而當(dāng)熔合線試樣的試驗(yàn)溫度處在轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi)時,離散性更大,按常規(guī)取3個試樣并以最低值作為其特征值已經(jīng)不能夠表征其韌度水平,所以要準(zhǔn)備較多試樣(例如6個以上)以確保其準(zhǔn)確性。當(dāng)在試樣數(shù)目足夠,且特征值較驗(yàn)收值差別不大時,采用ECA(工程標(biāo)準(zhǔn)評估)相結(jié)合的方法以確保結(jié)構(gòu)安全。有兩個因素直接影響著材料的評定結(jié)果,一是驗(yàn)收值;二是CTOD的測量計(jì)算。本文研究認(rèn)為:對于驗(yàn)收值,母材試樣試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)不低于API的規(guī)定;接頭試樣的韌

5、度可以依據(jù)其服役結(jié)構(gòu)的重要程度及受力狀態(tài)等設(shè)定合理的驗(yàn)收值,本文提出了“母材韌度折減法”,接頭試樣驗(yàn)收值應(yīng)該設(shè)置為母材的1/2-1/3。CTOD測量計(jì)算中一個較大的影響因素是F-V曲線的不連續(xù),即pop-in。試驗(yàn)中分層裂紋的出現(xiàn)會導(dǎo)致F-V曲線中出現(xiàn)"pop-in"?；诜謱恿鸭y特點(diǎn),本文建議嚴(yán)格按照規(guī)范BS7448-1進(jìn)行處理,以保證其安全性。本文采取“對照實(shí)驗(yàn)”的方法,深入研究了疲勞裂紋的預(yù)制問題。對同一批EQ70高強(qiáng)鋼焊縫試樣,

6、分兩組進(jìn)行CTOD對照試驗(yàn)。一組采用“高K比法”預(yù)制疲勞裂紋(對照組),另一組試樣先采用局部壓縮法進(jìn)行預(yù)處理,然后再用“高K比法”預(yù)制疲勞裂紋(試驗(yàn)組)。結(jié)果表明:兩組試樣疲勞裂紋前沿平直度水平相當(dāng),這說明用“高K比法”預(yù)制疲勞裂紋時,不必再使用“局部壓縮法”,這樣既可保證試樣疲勞裂紋前沿平直度,又可以使測得的CTOD值更接近真值;與僅用“高K比法”預(yù)制疲勞裂紋相比,用了“局部壓縮法”后,測得CTOD試驗(yàn)值偏于保守,因此,在實(shí)際使用CT