[发明专利]利用单边缺口拉伸试验测量管线钢断裂韧性的方法

说明书

技术领域

本发明属于断裂韧性测量技术领域，特别涉及一种利用单边缺口拉伸试验测量管线钢断裂韧性的方法。

背景技术

随着管线钢强度级别的提高，对韧性的要求也越来越高，再加上管线钢的服役环境非常恶劣，从而提高了产生裂纹的概率，因此对管线钢断裂韧性的准确评定对管线钢安全运行有着重大的意义。

传统技术采用三点弯曲试验(SENB)和紧凑拉伸试样(CT)，这两种试样都属于深裂纹试样，裂纹尺寸(a₀)与试样宽度(w)之比在0.45-0.55之间，裂纹尖端具有很高的约束性，因此试验测量得到的断裂韧性值范围太小，不足以评定管线钢的断裂韧性，虽然有利于工程结构的安全评估，但是有时候会造成材料的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用单边缺口拉伸试验测量管线钢断裂韧性的方法，通过采用拉伸试样对管线钢的断裂韧性进行测量，以克服传统技术采用采用三点弯曲试验和紧凑拉伸试样所造成的测量结果范围太小、不足以评定管线钢断裂韧性的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用单边缺口拉伸试验测量管线钢断裂韧性的方法，包括：制备单边缺口拉伸试样，通过线切割及疲劳裂纹扩展速率试验方法预制所述拉伸试样裂纹；根据所述拉伸试样裂纹计算裂纹扩展量；通过绘制表征裂纹扩展断裂抗力的J-R曲线获得用于表征管线钢断裂韧性的J积分及应力强度因子K。

进一步地，所述根据拉伸试样裂纹计算裂纹扩展量包括：通过预制二次疲劳区或加热氧化方法对所述拉伸试样进行处理并测量所述拉伸试样的原始裂纹尺寸及扩展后裂纹尺寸；通过均值法计算原始裂纹尺寸a₀及扩展后裂纹尺寸a；根据公式△a=a-a₀计算所述裂纹扩展量△a。

进一步地，所述拉伸试样的厚度B与所述拉伸试样的宽度W的比值关系是：2≤B/W≤5。

进一步地，所述拉伸试样的原始裂纹尺寸a₀与所述拉伸试样的宽度W的比值关系是：0.25≤a₀/W≤0.35。

进一步地，所述拉伸试样进行至少六次不同程度的拉伸，并记录施加载荷与裂纹张开位移的变化曲线，且至少三个试样加载需满足超过最高载荷点，用于实现所述裂纹扩展量在0.2mm-3mm之间。

进一步地，所述拉伸试样是浅裂纹试样。

进一步地，所述绘制表征裂纹扩展断裂抗力的J-R曲线中J积分的计算公式是：

J＝J_e+J_p;

其中，J_e为J积分的弹性部分，J_p为J积分的塑性部分。

进一步地，

Je=k2(1-v)E;]]>

Jp=ηpUpB(W-a0);]]>

其中，E—弹性模量，单位Pa；ν—泊松比；U_p—塑性功，单位J；