疲劳载荷作用下X80管线钢夹杂物的微观行为.pdf

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1、第33卷第3期石油学报Vo1．33No．32012年5月ACTAPETRoLEISINICAMay2012文章编号：0253—2697(2012)03—0506—07疲劳载荷作用下X80管线钢夹杂物的微观行为李少华曾燕屏仝珂(1北京科技大学材料科学与工程学院北京100083；2中国石油集团石油管工程技术研究院陕西西安710065)摘要：xa0管线钢是我国长输管线的主要用钢，其安全性评价直接关系到管线的经济性和安全性。采用扫描电镜(SEM)原位观测的方法，动态跟踪观察了拉一拉疲劳载荷作用下国产xa0管线钢中不同形状和尺寸的夹杂物导致裂纹萌生、扩展乃至试样断裂的全过程，并计算了影响xa0管线

2、钢疲劳性能的临界夹杂尺寸。结果表明，非金属夹杂物能够导致xa0管线钢疲劳裂纹的萌生与扩展，疲劳裂纹首先在夹杂／基体界面的基体一侧萌生，然后向远离夹杂的基体中扩展；在拉一拉疲劳载荷作用下，xa0管线钢薄板疲劳裂纹的稳态扩展速率为10。m／cycle量级；夹杂物尺寸越大，疲劳裂纹萌生越早，试样寿命越短。为了避免夹杂物对管线钢疲劳性能的危害，管线钢中夹杂物的尺寸应尽量控制在临界尺寸之内，尤其应避免出现带状夹杂物。关键词：xa0管线钢；非金属夹杂物；疲劳；裂纹的萌生与扩展；SEM原位观测中图分类号：TE732．9文献标识码：AMicro·behaviorsofinclusionsintheX80

3、pipelinesteelunderfatigueloadingLIShaohuaZENGYanpingTongKe(1．SchoolofMaterialScience&Engineering，BeijingUniversityofScience&Technology，Beijing100083，China；2．CNPCTubularGoodsResearchInstitute，Xi’an710065，China)Abstract：SpeciallydesignedSEMinsitufatiguetestswereconductedtOtraceanentireprocessofcrac

4、kinitiationandpropagationin—ducedbyinclusionsintheX80pipelinestee1．Influencesofinclusionswithdifferentshapeandsizeonthecrackinitiationwerestud—led，thecriticalsizeofinclusionswhichdoesnotreducethefatiguestrengthofthexa0pipelinesteelwasthencalculated．Experi—mentalresultsshowthatthenon-metallicinclu

5、sioncanleadtofatiguecrackinitiationandpropagationinthexa0pipelinestee1．Fa—tiguecracksinitiatefirstlyinthematrixadjacenttoaninclusionandthenpropagateintothematrixfarawayfromtheinclusion．Thesteadygrowthrateoffatiguecrackinthexa0pipesteelsheetisat10一m／cycleunderthestretch—stretchfatigueloading．Thela

6、rgertheinclusionsizeinthexa0pipelinesteel，theearliertheinitiationoffatiguecrack．InordertOavoidtheharmofinclusionstOfa—tigueproperties，thesizeofinclusionsintheX80pipelinesteelshouldbesmalleratleastthanthecriticalsize，andespeciallyastringofinclusionsshouldbeeliminated．Keywords：xa0pipelinesteel；non-

7、metallicinclusionfatigue；crackinitiationandpropagation；SEMin-situobservation管道输送是将石油天然气从遥远的开采地向最终材料，采用扫描电镜原位观测的方法，动态跟踪观察了用户端长距离输送的重要方式。近年来，随着管线的疲劳载荷作用下不同形状和尺寸的夹杂物导致裂纹萌服役环境越来越恶劣，疲劳断裂发生的几率逐渐增高，生、扩展乃至试样断裂的全过程，并计算了影响xa0因此对