残余奥氏体对40CrNiMoA钢应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝扩展速率的影响

影响高强度钢在水介质中的应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝萌生和扩展特性的因素甚多。本文研究了残余奥氏体含量对40CrNiMoA 钢在蒸馏水中的应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝扩展速率的影响,采用1200℃奥氏体化和870℃奥氏体化以及冰冷处理以获得不同的残余奥氏体含量。实验结果表明在同样的载荷、环境、材质和奥氏体化温度条件下,残余奥氏体是影响40CrNiMoA 钢的应力腐蚀和腐蚀疲劳裂缝扩展速率的重要因素,残余奥氏体的存在将使裂纹扩展减慢。     

局部腐蚀油气管道失效压力计算方法

利用管道应力集中理论,以数值模拟数据为基础,建立一种局部腐蚀油气管道失效压力的计算方法。验证非线性有限元法评价局部腐蚀的可靠性,用该方法分析局部腐蚀半径及局部腐蚀深度对管道失效压力的影响;并与其他评价规范计算结果进行对比。结果表明,拟合得到的局部腐蚀油气管道失效压力计算方法的误差小,误差分布均匀,可以满足局部腐蚀油气管道失效压力的预测要求。     

局部腐蚀油气管道失效压力计算方法

利用管道应力集中理论,以数值模拟数据为基础,建立一种局部腐蚀油气管道失效压力的计算方法。验证非线性有限元法评价局部腐蚀的可靠性,用该方法分析局部腐蚀半径及局部腐蚀深度对管道失效压力的影响;并与其他评价规范计算结果进行对比。结果表明,拟合得到的局部腐蚀油气管道失效压力计算方法的误差小,误差分布均匀,可以满足局部腐蚀油气管道失效压力的预测要求。     

双点腐蚀缺陷管道剩余强度的有限元分析

以X60管线钢双点腐蚀缺陷管道作为研究对象,根据油气管道的本身特点以及腐蚀机理,借助ANSYS有限元分析软件,考察双点蚀缺陷管道应力云图分布规律,通过改变双点蚀缺陷半径、深度和腐蚀间距,考察其对剩余强度和等效应力的影响规律.结果表明,最大等效应力出现在双点腐蚀缺陷周围区域;随着内压的增大,在未达到屈服极限时,等效应力与内压呈线性关系,当等效应力达到屈服极限时,随着内压的增加,等效应力维持不变,当等效应力超过屈服极限时,随着内压的增大,等效应力增加;随着双点蚀缺陷半径的增大,剩余强度呈增加的趋势,安全性提高;随着双点蚀缺陷深度的增加,剩余强度呈减小的趋势,安全性降低.所得结论对油气管道腐蚀与防护有一定的指导意义和参考价值.     

盐岩体储库裂缝流体渗流数值模拟

结合中国地下油气储库建造过程中所出现层状盐岩体问题,建立盐岩体裂缝流体渗流数学模型,并进行了相应的数值模拟。数值模拟结果表明,高压流体裂缝渗透过程中,沿裂缝通道上,流体压力在逐步降低。对于油气等稳定性流体,在裂缝渗流扩展的通道上,盐岩体裂缝呈扇形状张开;对于水溶液来讲,由于盐岩溶解的影响,靠近储库腔体壁附近的裂缝宽度较大,渗透率较高,在整个裂缝通道上,压力降低较慢,扩展距离也远于高压油气流体作用下的情况。结果提示：在盐岩体溶腔油气储库运营过程中,严格控制腔体压力不得大于地层应力及其抗拉强度;同时应控制天然气的采出速率,防止腔体内水合物的生成。以此来避免盐岩体在分层界面的水溶液渗透（流）,保持腔体的致密性及稳定性。对中国在盐岩体中油气储库的建造及运行具有十分重要的意义和价值。     

油气集输管道的腐蚀速率预测研究进展

中国大多数油气田开发步入中后期,采出介质腐蚀性不断增强,导致油气集输管道频繁发生腐蚀、穿孔及泄漏。系统综述了油气集输管道的腐蚀环境、主要腐蚀类型、关键影响因素以及基于不同方法建立的腐蚀速率预测模型等方面的国内外研究进展。研究结果表明,油气集输管道的腐蚀环境恶劣、腐蚀风险较大,在油-气-水三相复杂流动状态下容易发生氢去极化腐蚀,主要两种腐蚀类型是均匀腐蚀和点蚀。同时,影响集输管道腐蚀的因素与流体介质和运行工况密切相关,导致腐蚀速率预测是一个非线性、多因素参与和交互的复杂问题。目前提出的主要三类腐蚀速率预测模型中,经典理论解析模型应用范围有限、精度欠佳;回归方程模型可以考虑更多的影响因素即提升了应用范围,但对于建立的高度复杂的表达式精度仍不足;但数值计算模型可以解决参数多样、关系交错且不连续的非线性问题,经过优化算法,模型的精度、适应性、可拓展性也会随之提升。进一步,展望了腐蚀速率预测模型的未来重点研究方向。     

冷变形316 L不锈钢在高温高压水中的应力腐蚀

采用恒应力强度因子K=33 MPa·m1/2的加载方法,利用直流电压降方法在线监测核辅管道316L不锈钢在高纯水中应力腐蚀裂纹扩展速率。对比200、250、280和325℃温度下,氩气除氧和含有2 mg·L-1溶解氧的水化学环境中材料的裂纹扩展速率发现：溶解氧为2 mg·L-1时的裂纹扩展速率明显比氩气除氧时的裂纹扩展速率高。氩气除氧时,裂纹扩展速率在250℃时有一个最高点;溶解氧为2 mg·L-1的条件下,裂纹扩展速率随温度的升高而升高。     

基于裂缝尖端应力强度因子的裂缝穿层行为分析

基于裂缝尖端应力强度因子理论,采用理论分析结合数值模拟的方法,分析了裂缝尖端应力强度因子在裂缝穿层过程中的变化规律,研究了界面两侧岩石力学性质差异对地层界面处裂缝穿层扩展行为的影响。研究表明:当裂缝由硬岩层进入软岩层时,界面强度系数大于1,I型应力强度因子随着裂缝尖端与界面距离的减小迅速增大,裂缝可沿原路径穿层扩展;当裂缝由软岩层进入硬岩层时,界面强度系数小于1,I型应力强度因子随着裂缝尖端与界面距离的减小逐渐减小,裂缝的穿层扩展趋势受到限制,裂缝可能停止扩展或拐折穿层扩展。     

缝槽形态对水力压裂效果的影响

为研究资源开采中缝槽形态对水力压裂起裂及裂缝扩展规律的影响,解决因地质资源埋藏深、地下储层结构和应力水平复杂、水力压裂开采过程中所造成的钻孔压裂起裂压力大、起裂方位无序、压裂效果差异较大等问题,建立圆孔和椭圆缝槽的二维水力压裂钻孔模型,利用RFPA-Flow^2D数值模拟软件,理论分析并结合数值模拟,对圆孔和椭圆2个缝槽形态的起裂机理和裂缝的扩展规律进行研究。结果表明：压裂裂缝的扩展延伸方向与施加的应力组合中的最大主应力方向平行,且当施加的应力组合差值不断减小时,裂缝的起裂压力随之逐渐增大;最大主应力平行于椭圆缝槽长轴时相较垂直于椭圆长轴时,裂缝更容易起裂;当应力差减小至零时,对比椭圆缝槽,圆孔缝槽的裂纹扩展出现了随机分叉的现象;在应力组合相同的条件下,椭圆缝槽相比圆孔缝槽的起裂压力更小,椭圆缝槽更容易起裂。     

水力压裂中多裂缝间相互干扰力学分析

将复变函数理论与位错理论相结合 ,在考虑了裂缝表面有流体压力作用且裂缝间存在相互干扰的情况下 ,建立了无限大介质中裂尖应力强度因子的数学模型 ,利用该模型可对水力压裂中多裂缝间的相互干扰进行力学分析。假设裂缝沿着垂直于局部最大周向拉应力方向扩展 ,应用数值方法对所建立的数学模型求解 ,得到裂尖的应力强度因子及转角。数值计算结果表明 ,裂缝间存在相互干扰时所产生的剪切应力强度因子远远小于法向应力强度因子。当两个裂缝尖端垂向距离为零时 ,法向应力强度因子达到最大值。两个裂缝尖端没交叠之前裂缝基本沿着轴线扩展 ;当尖端交叠面积较小时 ,两裂尖偏离自己的轴线向避开对方的方向扩展 ;当尖端交叠面积较大时 ,两裂缝向靠拢对方的方向扩展 ,最终将贯通在一起     

循环塑性与疲劳裂纹扩展门槛值

基于材料的循环塑性预测了疲劳裂纹扩展的门槛值.所提出的模型强调材料的循环塑性对疲劳裂纹扩展的影响.结合无位错区理论和内聚区理论计算循环载荷下裂纹吸附区的J积分值,并以J积分作为断裂参数建立裂纹扩展的标准.由此计算的疲劳裂纹扩展速率符合通常的模式,预测的门槛值与实验拟合较好.当前模型的主要特点是近门槛疲劳主要由材料的循环变形行为确定,进而由标准循环加载的实验确定,这对于工程实际有重要意义.     

氢蚀程度对钢疲劳断裂性能的影响

研究了国产钢经不同温度和时间氢暴露后的力学性能、疲劳性能和断裂韧性，用扫描电镜证实了氢蚀后断裂机制发生了变化。研究表明：随氢蚀程度增加，２０Ｇ钢抗拉强度和塑性降低明显，ＣｒＭｏ钢抗拉强度略有降低，塑性变化不大。氢蚀使２０Ｇ钢的门槛值有一个最小值，而断裂韧性随氢蚀程度升高而降低，在氢蚀程度较低时，断裂韧性下降程度大；在氢蚀程度较高时，断裂韧性下降程度变缓。碳钢的疲劳性能变化是由于材料损伤作用和氢蚀造     

基于疲劳特征长度概念的一种新疲劳理论

针对现有疲劳评价方法存在的问题，引入疲劳特征长度的概念，提出一种新的疲劳理论，该理论既可以统一含不同大小缺陷的疲劳评价问题，也可以很好地说明材料疲劳特性的尺寸依存性问题，并将疲劳极限和裂纹扩展门槛值的评价方法统一起来.通过对各个特征长度内裂纹扩展过程的考察，发现材料的S N曲线、ε N曲线和Pairs规律三者之间存在内在关系.通过与文献中的实验结果比较，发现本理论与现有光滑材料、缺陷材料以及疲劳裂纹扩展的评价结果一致.     

一种带可靠性的疲劳裂纹扩展速率表达式

利用旧桥梁钢实验研究了疲劳裂纹扩展速率表达式,并以一种新的方法获得了带有可靠性的疲劳裂纹扩展速率表达式.该表达式表明了疲劳裂纹扩展门槛值的存在,它覆盖疲劳裂纹扩展A区和B区.为精确评估在役钢结构的安全寿命提供了理论依据.     

Fatigue small crack growth threshold determination of a high-Nb TiAl alloy at different temperatures by in-situ observation

The purpose of this paper is to estimate the fatigue crack growth threshold of a high-Nb TiAl alloy at the different temperatures based on scanning electron microscopy （SEM） in-situ observation. The results indicated that the fatigue crack growth threshold △Kth of a nearly lamellar high-Nb TiAl alloy with 8% Nb content at room temperature and 750℃ was determined as 12.89 MPa.m^1/2 and 8.69 MPa.m^1/2, respectively. The effect of the elevated temperature on the fatigue crack growth threshold cannot be ignored. At the same time, the early stage of fatigue crack propagation exhibited multicrack initiation and bridge-link behavior.     

回火对微合金管线钢疲劳裂纹扩展行为的影响

采用MTS858电液伺服万能试验机、扫描电镜及透射电镜研究回火对一种高强度微合金管线钢疲劳裂纹扩展行为的影响。研究结果表明:回火可提高微合金管线钢疲劳裂纹扩展的门槛值,降低疲劳裂纹扩展速率,但对裂纹扩展稳态区的扩展速率影响不大;回火使碳氮化物沉淀析出、晶间马氏体/奥氏体(M/A)组元由岛状转变为点状及细条状,形成马氏体薄膜结构,阻碍变形和裂纹在材料中扩展,增加裂纹的偏折程度;在控轧控冷终冷温度进行2～4 h回火热处理,可以提高微合金管线钢强韧性和抗疲劳裂纹扩展能力。     

组合加载下的疲劳破坏与裂纹扩展条件

光滑试样的表面滑移和疲劳破坏是传统的疲劳问题,而疲劳裂纹的扩展属断裂力学的应用范畴.本文用局部应力观点讨论它们各自发生的条件,并说明相互间的区别和联系.在弯扭组合加载条件下,滑移门槛应力、疲劳极限以及裂纹扩展门槛应力的计算结果均与实验值符合较好.     

低碳低合金钢焊接接头的疲劳裂纹扩展性能

对Ｅ３６，ＣＦ６０，ＨＱ６０，ＨＱ７０和ＮＶＤ４０低碳低合金结构钢焊接接头的疲劳裂纹扩展性能进行了实验研究．结果表明，在应力比Ｒ＝０．１的实验条件下，各钢种焊接接头的焊缝金后均具有良好的抗疲劳裂纹扩展能力，焊缝金属的显微组织变化对其亚临界疲劳裂纹扩展速率的影响较小，仍可用Ｐａｒｉｓ公式来描述该阶段的疲劳裂纹扩展过程．     

门槛区疲劳损伤模型——(Ⅰ)剪切滑移机制

本文提出疲劳损伤单元概念,并使用非局部裂纹解对疲劳损伤单元进行了应力分析,从而导出单纯晶粒尺度变化情况剪切滑移机制门槛值公式:△K_(th)=A+Bd~(1/2),这与众多实验结果所得出的经验公式相吻合。对剪切滑移机制疲劳断裂的其它情况,门槛值公式可在上式基础上修正导出。     

高温疲劳裂纹扩展规律的研究

采用降载法和目测法对高温镍基合金的中心裂纹试样进行了高温疲劳裂纹的门槛值试验和扩展速率试验，并分析讨论了高温下疲劳裂纹的扩展规律及其影响因素。