管线钢疲劳裂纹扩展速率与疲劳寿命关系的研究

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1、万方数据第41卷2005年5月第5期523—528页金属学改ACTAMETALLURGICASINICAV61．41May2005No．5PP．523—528管线钢疲劳裂纹扩展速率与疲劳寿命关系的研究钟勇-)肖福仁-，z)单以银-)杨柯z’1)中国科学院金属研究所，沈阳1100162)燕山大学材料科学与工程学院，秦皇岛066004摘要通过对管线钢表面缺陷的断裂力学分析，建立了用管线钢的疲劳裂纹扩展数据估算含初始缺陷的管道在运行条件下的疲劳寿命的数学计算方法．用该方法计算了6种管线钢在给定运行条件下的疲劳寿命，并进行了模拟实际条件的疲劳实验，表明管线钢疲劳寿

2、命的计算值与实验值之间存在良好的线形关系，即在疲劳裂纹扩展实验结果的基础上，计算管线钢在实际运行条件下的疲劳寿命是可行的．同时讨论了管线钢的组织对其疲劳性能的影响．关键词管线钢，疲劳裂纹扩展速率，疲劳寿命，应力强度因子中图法分类号TGl42．11，TGlll．8文献标识码A文章编号0412-1961(2005)05—0523—06STUDYoFRELATIoNSHIPBETWEEN量1ATIGUECRACKGRoWTHRj气TEANDFALTIGUELIFEFoRPIPELINESTEELSZHONGYon91)．XIAOFurenl，21．SHANYiy

3、inU．YANGKel)1)InstituteofMetalResearch，TheChineseAcademyofSciences，Shenyang1100162)CollegeofMaterialsScienceandEngineering，YanshanUniversity，Qinhuangdao066004Correspondent：ZHONGYong，TehrD24)23971835．E—mail：zy@imr．ac．cnSupportedbyNationalKeyBasicResearchandDevelopmentProgrammeofChi

4、na(No．G1998061511)Ma—n—uscriptre—ceived2004—08—09．inrevisedform2004—10—16ABSTRACTAcalculationmethodwasproposedtoestimatethefatiguelifeoflinepipeswithinitialdefectsundergivenoperatingconditionsthroughfatiguecrackgrowthrateofpipelinesteels．6pipelinesteelswereinvolvedinthecalculation

5、andthefatiguelifetestwasconductedunderthesimulatedoperatingconditions．TheresultsshowthatthereiSalinearrelationshipbetweenthecalculatedandthemeasuredfatigue1ives．i．e．．itisfeasibletocalculatefatiguelifeofpipelineunderoperatingconditionsbymeansofthemeasuredresultsoffatiguecrackgrowth

6、．Moreover．theeffectofmicrostructuresonfatiguepropertiesofpipelinesteelswasdiscussed．KEYWoRDSpipelinesteel，fatiguecrackgrowthrate，fatigue1ife，stressintensityfactor长距离高压石油、天然气输送管线的飞速发展对管道的安全性提出了越来越苛刻的要求．开裂是管道最主要的失效方式之一【1j．存在于管道中的缺陷发展至产生开裂的过程一般可分为两个阶段：一是启裂阶段，即初始缺陷扩展成能导致失稳扩展的临界裂纹的过程；二

7、是开裂阶段，即临界裂纹失稳扩展的过程．传统的管道安全性评估是建立在开裂控制，即材料对动态裂纹韧性扩展的止裂能力的基础上．要求一旦发生开裂，管道应具备在一定裂纹长度+国家高技术研究发展计划项目G1998061511、辽宁省科学基金项目20022013及河北省自然科学基金项目501205资助收到初稿日期：2004—08—09，收到修改稿日期：2004-10—16作者简介：钟勇，男，1974年生，博士生内使其停止扩展的能力吵在管道工程中，材料的止裂能力通常由其Charpy冲击值来表征．对管线钢动态韧性止裂能力的研究结果表明，在相同的运行条件下，管线钢的强度级别越

8、高，为实现韧性止裂所需要的Charpy冲击值也越高吵目前发达国家已