【摘要】：管線運(yùn)輸作為油氣資源的重要運(yùn)輸手段,在現(xiàn)代能源經(jīng)濟(jì)體系中扮演著重要角色。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與日俱增的能源需求,對(duì)管線鋼的性能也提出了更高要求。為保證管線設(shè)計(jì)及完整性評(píng)估過(guò)程中的斷裂韌性要求,對(duì)管線鋼進(jìn)行準(zhǔn)確的斷裂韌性評(píng)估十分必要,對(duì)更加簡(jiǎn)潔有效的管線鋼斷裂測(cè)試方法研究具有重要理論及工程價(jià)值。本研究以中國(guó)西氣東輸二線工程為背景,采用斷裂力學(xué)手段及微觀分析方法對(duì)X70及X80管線鋼安裝焊接接頭進(jìn)行斷裂韌性測(cè)試,采用小試樣單軸拉伸實(shí)驗(yàn)得到焊接接頭各區(qū)域精確的強(qiáng)度分布,對(duì)焊接接頭各區(qū)域內(nèi)的斷裂韌性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估,并得出各區(qū)域斷裂韌性差異主要影響因素,為管線鋼制造過(guò)程及管線安裝焊接過(guò)程的工藝控制提供重要理論支持。同時(shí)對(duì)管線鋼斷裂測(cè)試手段進(jìn)行了分析和研究。使用柔度法(UC)及規(guī)則化法(NM)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎斷裂實(shí)驗(yàn)(SENB),對(duì)兩種方法在焊接接頭各區(qū)域的適用性進(jìn)行了討論。首次將規(guī)則化法應(yīng)用于單邊缺口拉伸實(shí)驗(yàn)(SENT),并總結(jié)及修正了一套完整的單邊缺口拉伸規(guī)則化法及柔度法。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)管線鋼安裝焊接接頭在粗晶熱影響區(qū)及焊縫區(qū)由于焊接熱輸入的影響,在區(qū)域內(nèi)發(fā)生晶粒及M/A第二相長(zhǎng)大,大大削弱了斷裂韌性。在焊接接頭的不同區(qū)域由于M/A第二相及夾雜物含量差異,在斷裂過(guò)程中呈現(xiàn)不同的斷裂特征。對(duì)比三點(diǎn)彎實(shí)驗(yàn)柔度法及規(guī)則化法,發(fā)現(xiàn)二者在焊接接頭延性-脆性混合斷裂區(qū)域出現(xiàn)較大差異。通過(guò)不同裂紋深度下的SENT規(guī)則化及柔度法試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在淺裂紋下柔度法對(duì)裂紋長(zhǎng)度預(yù)測(cè)存在較大誤差,而SENT規(guī)則化法在深裂紋及淺裂紋下均有較好的一致性及準(zhǔn)確性。
【圖文】：

[12]，從而形成不同的局部微觀結(jié)構(gòu)，示意圖如圖1-1所示。多道焊結(jié)構(gòu)中，焊縫金屬在焊接過(guò)程中經(jīng)歷多次熱循環(huán)及冷卻過(guò)程，形成了組成及分布復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)。臨近焊縫區(qū)的母材受焊接過(guò)程影響，形成熱影響區(qū)（Heat affected zone）。熱影響區(qū)中由于組織變化形成了豐富的微觀結(jié)構(gòu)，其中包括熔合線附近形成的上貝氏體及馬氏體，靠近母材區(qū)域的鐵素體及珠光體以及常在靠近焊縫區(qū)域觀察到的粗大晶粒尺寸等[13]。各區(qū)域微觀結(jié)構(gòu)的組成及分布差異同樣受到母材成分，，焊接材料成分差異以及焊接過(guò)程熱輸入范圍的影響，從而進(jìn)一步影響其力學(xué)性能。圖 1-1 焊接接頭熱影響區(qū)鐵碳相圖相變示意圖[14]Fig. 1-1 Schematic diagram of phase transition in heat affected zone of welded joint using Fe-Cequilibrium phase diagram[14]

圖 1-2 韌性材料阻力曲線形式[23]Fig. 1-2 Typical J-R curve of ductile material[23]按照試樣加載條件可以分為三點(diǎn)彎斷裂實(shí)驗(yàn)單邊缺口拉伸實(shí)驗(yàn)（SENT）。阻力曲線評(píng)）或載荷-裂紋嘴張開(kāi)位移（P-CMOD）進(jìn)行受載情況及測(cè)量參數(shù) P、LLD 或 CMOD 示實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷了長(zhǎng)足的發(fā)展，目前針對(duì)延性金屬多國(guó)家和機(jī)構(gòu)頒布了詳細(xì)的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，包E1820[22]等，中國(guó)的 GB/T 21143[25]，國(guó)際準(zhǔn)協(xié)會(huì)的 BS 7448[27, 28]等等。所有的標(biāo)準(zhǔn)均，以 ASTM 為藍(lán)本發(fā)展而來(lái)。目前 ASTM度最高的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。來(lái)發(fā)展起來(lái)的新的斷裂測(cè)試方法。由于 SEN力分布情況十分接近[29]。相比于偏保守的傳
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG457.11;TE973

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5 費(fèi)t熻

本文編號(hào)：2657192