CTOD試驗技術中幾個關鍵問題研究.pdf

1、在材料和結構的安全性評定中,韌性是極為重要的力學指標。近年來在材料韌性測試的方法中,裂紋尖端張開位移(CTOD)試驗得到了較為廣泛的應用,但尚有諸多關鍵問題需要深入研究。
　　本文就CTOD試驗中的試驗溫度、合適的試樣數(shù)目、驗收值的選取、試驗中的“突進點”的評定及疲勞裂紋預制等方面問題進行探討和分析,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、研究認為:CTOD試驗所得轉(zhuǎn)變溫度所在區(qū)間要比Charpy沖擊高,因此CTOD試驗的溫度不必與沖擊試驗溫度相同,可以適當提高。依據(jù)不同試驗測得的韌脆轉(zhuǎn)變溫度之間的關系,可以由系列Charpy沖擊試驗轉(zhuǎn)變溫度預測CTOD試驗的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間;如果CTOD的試驗溫度在材料的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間內(nèi),則試驗結果會比較分散,在這種情況下,應準備較多的試樣(不少于6個);否則,可以先準備3個試樣。
　　本文對EQ70高強鋼進行了-10?！婧?60?！娴?/p>

3、CTOD試驗,結果表明在-10℃時CTOD值較大,且標準差較小;而在-60。C時CTOD值降低,且分散性大。說明-60。℃位于EQ70高強鋼轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi),應該取更多(≥6個)試樣以降低結果的離散性。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雜,試驗結果也較為離散,相比較而言,母材和焊縫試樣組織要均勻些。因此,本文研究認為:母材和焊縫可以先加

4、工3個試樣進行試驗;而當熔合線試樣的試驗溫度處在轉(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,所以要準備較多試樣(例如6個以上)以確保其準確性。當在試樣數(shù)目足夠,且特征值較驗收值差別不大時,采用ECA(工程標準評估)相結合的方法以確保結構安全。有兩個因素直接影響著材料的評定結果,一是驗收值;二是CTOD的測量計算。本文研究認為:對于驗收值,母材試樣試驗結果應不低于API的規(guī)定;接頭試樣的韌

5、度可以依據(jù)其服役結構的重要程度及受力狀態(tài)等設定合理的驗收值,本文提出了“母材韌度折減法”,接頭試樣驗收值應該設置為母材的1/2-1/3。CTOD測量計算中一個較大的影響因素是F-V曲線的不連續(xù),即pop-in。試驗中分層裂紋的出現(xiàn)會導致F-V曲線中出現(xiàn)"pop-in"。基于分層裂紋特點,本文建議嚴格按照規(guī)范BS7448-1進行處理,以保證其安全性。本文采取“對照實驗”的方法,深入研究了疲勞裂紋的預制問題。對同一批EQ70高強鋼焊縫試樣,

6、分兩組進行CTOD對照試驗。一組采用“高K比法”預制疲勞裂紋(對照組),另一組試樣先采用局部壓縮法進行預處理,然后再用“高K比法”預制疲勞裂紋(試驗組)。結果表明:兩組試樣疲勞裂紋前沿平直度水平相當,這說明用“高K比法”預制疲勞裂紋時,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”預制疲勞裂紋相比,用了“局部壓縮法”后,測得CTOD試驗值偏于保守,因此,在實際使用CT