35CrMoA螺栓應力腐蝕斷裂數(shù)值模擬與斷裂臨界應力強度因子的研究.pdf

1、35CrMoA是一種高強度低合金鋼，常用于制造石化設備中的高強度螺栓。由于石化設備常接觸含有H2S介質(zhì)，所以研究35CrMoA螺栓在濕硫化氫環(huán)境中應力腐蝕斷裂，對于石化設備的長周期安全運行具有重要意義。 本文以斷裂力學基本理論為基礎、以數(shù)值模擬方法為手段，通過在裂紋前沿設置奇異單元，建立了圓柱體表面平直裂紋的斷裂力學有限元分析模型，模擬了螺栓斷裂過程中裂紋處的力學狀況。計算了軸向載荷作用下裂紋前沿的應力強度因子，并擬合了便于工程

2、應用的相關公式。通過對數(shù)值模擬結果的分析，確定了試驗時螺栓預制裂紋的長度和外加載荷的大小。在自行設計的應力腐蝕試驗裝置中，用NACE標準溶液，進行了濕硫化氫環(huán)境下35CrMoA螺栓的應力腐蝕試驗。 試驗結果表明：35CrMoA螺栓在濕硫化氫環(huán)境中會發(fā)生應力腐蝕斷裂，發(fā)生斷裂的時間（壽命）隨著所受軸向應力的增大而縮短。本文得到了軸向應力與斷裂時間（壽命）之間的關系，并通過對斷口的分析，估算了35CrMoA螺栓發(fā)生應力腐蝕破斷的臨界