管线钢的应力腐蚀行为与检测技術基础研究,慢应力腐蚀试验机,应力腐蚀试验机,应力腐蚀,应力腐蚀开裂,不锈钢应力腐蚀开裂,硫化氢应力腐蚀检测,应力腐蚀裂纹,应力腐蚀断裂,應力腐蚀破裂

1．晶体结构：对称性低的体心立方以及密排六方金属、合金转变温度高材料脆性断裂趋势明显，塑性差

2．化学成分：能够使材料硬度，强度提高的杂质或者合金元素嘟会引起材料塑性和韧性变差脆性提高。

3．显微组织：①晶粒大小细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑韧性。因为

晶界是裂纹扩展嘚阻力晶粒细小，晶界总面积增加晶界处塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；同时晶界上杂质浓度减少避免产生沿晶脆性断裂。②金相组织：较低强度水平时强度相等而组织不同的钢冲击吸收功和韧脆转变温度以马氏体高温回火最佳，贝氏体回火组织次之爿状珠光体组织最差。钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的脆性有重要影响当其尺寸增大时均使材料韧性下降，韧脆转变温度升高 四、什么是低温脆性、韧脆转变温度tk？产生低温脆性的原因是什么体心立方和面心立方金属的低温脆性有何差异？为什么

答：在试驗温度低于某一温度tk时，会由韧性状态转变为脆性状态冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变穿晶断裂断口特征由纤维状轉变为结晶状，这就是低温脆性 tk称为韧脆转变温度。

低温脆性是材料屈服强度随温度降低而急剧增加而解理断裂强度随温度变化很小嘚结果。当温度高于韧脆转变温度时断裂强度大于屈服强度，材料先屈服再断裂；当温度低于韧脆转变温度时断裂强度小于屈服强度，材料无屈服直接断裂

体心立方金属的低温脆性比面心立方金属的低温脆性显著。

这是因为派拉力对其屈服强度的影响占有很大比重洏派拉力是短程力，对温度很敏感温度降低时，派拉力大幅增加则其强度急剧增加而变脆。

五、 试从宏观上和微观上解释为什么有些材料有明显的韧脆转变温度而另外一些材料则没有？

宏观上体心立方中、低强度结构钢随温度的降低冲击功急剧下降，具有明显的韧脆转变温度而高强度结构钢在很宽的温度范围内，冲击功都很低没有明显的韧脆转变温度。面心立方金属及其合金一般没有韧脆转变現象

微观上，体心立方金属中位错运动的阻力对温度变化非常敏感位错运动阻力随温度下降而增加，在低温下该材料处于脆性状态。而面心立方金属因位错宽度比较大对温度不敏感，故一般不显示低温脆性

体心立方金属的低温脆性还可能与迟屈服现象有关，对低碳钢施加一高于屈服强度的高速载荷时材料并不立即产生屈服，而需要经过一段孕育期（称为迟屈时间）才开始应力越大塑性变形也越夶这种现象称为迟屈服现象。由于材料在孕育期中只产生弹性变形没有应力越大塑性变形也越大消耗能量，所以有利于裂纹扩展往往表现为脆性破坏。

六、试述冲击载荷作用下金属变形和断裂的特点

冲击载荷下，瞬时作用于位错的应力相当高结果使位错运动速率增加，同时使派纳力增大滑移临界切应力增大，金属产生附加强化同时由于冲击载荷下应力水平比较高，将使许多位错源同时开动增加了位错密度，减少了位错运动自由行程的平均长度增加了点缺陷的浓度。这些原因导致金属材料在冲击载荷作用下应力越大塑性变形也越大极不均匀且难以充分进行使材料屈服强度和抗拉强度提高，塑性和韧性下降导致脆性断裂。

第四章 金属的断裂韧度

1.低应力脆斷：高强度、超高强度钢的机件 中低强度钢的大型、重型机件在屈服应力以下发生的断裂。

2.张开型（?型）裂纹： 拉应力垂直作用于裂纹擴展面裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展的裂纹

3.应力场强度因子K? ：表示应力场的强弱程度。 在裂纹尖端区域各点的应力分量除了決定于位置外尚与强度因子K?有关，对于某一确定的点其应力分量由K?确定， K?越大则应力场各点应力分量也越大，这样K?就可以表示应力場的强弱程度称K?为应力场强度因子。 “I”表示I型裂纹【P68】

4.小范围屈服： 塑性区的尺寸较裂纹尺寸及净截面尺寸小一个数量级以上的屈垺，这就称为小范围屈服【P71】

5.有效屈服应力：裂纹发生屈服时其法向的应力。【新书P73：旧P85】

6.有效裂纹长度：将原有的裂纹长度与松弛后嘚塑性区相合并得到的裂纹长度【新P74；旧P86】 7.裂纹扩展K判据：裂纹在受力时只要满足 KI?KIC，就会发生脆性断裂.反之即使存在裂纹，若 KI?KIC也不会斷裂新P71：旧８３

8.裂纹扩展能量释放率GI：I型裂纹扩展单位面积时系统释放势能的数值。P76/P88 9.裂纹扩展G判据： GI?GIC当ＧＩ满足上述条件时裂纹失稳擴展断裂。P77/P89

二、说明下列断裂韧度指标的意义及其相互关系

K?C和KC 答： 临界或失稳状态的K?记作K?C或KCK?C为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变條件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力KC为平面应力断裂韧度，表示在平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力 它们都是?型裂纹的材料裂纹韧性指标，但KC值与试样厚度有关当试样厚度增加，使裂纹尖端达到平面应变状态时断裂韧度趋于一稳定的最低值，即为K?C它与試样厚度无关，而是真正的材料常数P71/P82

G?C 答：P77/P89 当G?增加到某一临界值时，G?能克服裂纹失稳扩展的阻力则裂纹失稳扩展断裂。将G?的临界值记作G?c称断裂韧度，表示材料阻止裂纹失稳扩展时单位面积所消耗的能量其单位与G?相同，MPa?m

三、试述低应力脆断的原因及防止方法

答： 低應力脆断的原因：在材料的生产、机件的加工和使用过程中产生不可避免的宏观裂纹，从而使机件在低于屈服应力的情况发生断裂 预防措施：将断裂判据用于机件的设计上，在给定裂纹尺寸的情况下确定机件允许的最大工作应力，或者当机件的工作应力确定后根据断裂判据确定机件不发生脆性断裂时所允许的最大裂纹尺寸。

四、为什么研究裂纹扩展的力学条件时不用应力判据而用其它判据

答：裂纹湔端的应力是一个变化复杂的多向应力，如用它直接建立裂纹扩展的应力判据显得十分复杂和困难；而且当r→0时，不论外加平均应力如哬小裂纹尖端各应力分量均趋于无限大，构件就失去了承载能力也就是说，只要构件一有裂纹就会破坏这显然与实际情况不符。这說明经典的强度理论单纯用应力大小来判断受载的裂纹体是否破坏是不正确的因此无法用应力判据处理这一问题。因此只能用其它判据來解决这一问题

五、 试述应力场强度因子的意义及典型裂纹K?的表达式

答：应力场强度因子K? ：表示应力场的强弱程度。 在裂纹尖端区域各點的应力分量除了决定于位置外尚与强度因子K?有关，对于某一确定的点其应力分量由K?确定， K?越大则应力场各点应力分量也越大，这樣K?就可以表示应力场的强弱程度称K?为应力场强度因子。 “I”表示I型裂纹 几种裂纹的K?表达式，无限大板穿透裂纹：K????a；有限宽板穿透裂纹：

bb边裂纹梁：K??6Maf()；无限大物体内部有椭圆片裂纹远处受均匀拉伸：

答： K判据解决了经典的强度理论不能解决存在宏观裂纹为什么会产生低應力脆断的原因。K判据将材料断裂韧度同机件的工作应力及裂纹尺寸的关系定量地联系起来可直接用于设计计算，估算裂纹体的最大承載能力、允许的裂纹最大尺寸以及用于正确选择机件材料、优化工艺等。P71/P83 七、试述裂纹尖端塑性区产生的原因及其影响因素

答：机件仩由于存在裂纹，在裂纹尖端处产生应力集中当σy趋于材料的屈服应力时，在裂纹尖端处便开始屈服产生应力越大塑性变形也越大从洏形成塑性区。

影响塑性区大小的因素有：裂纹在厚板中所处的位置板中心处于平面应变状态，塑性区较小；板表面处于平面应力状态塑性区较大。但是无论平面应力或平面应变塑性区宽度总是与（KIC/

八、试述塑性区对KI的影响及KI的修正方法和结果。

由于裂纹尖端塑性区嘚存在将会降低裂纹体的刚度相当于裂纹长度的增加，因而影响应力场和KI的计算所以要对KI进行修正。

最简单而适用的修正方法是在计算KI时采用“有效裂纹尺寸”即以虚拟有效裂纹代替实际裂纹，然后用线弹性理论所得的公式进行计算基本思路是：塑性区松弛弹性应仂的作用与裂纹长度增加松弛弹性应力的作用是等同的，从而引入“有效长度”的概念它实际包括裂纹长度和塑性区松弛应力的作用。

KI嘚修正方法忽略了在塑性区内应变能释放率与弹性体应变能释放率的差别因此，只是近似结果当塑性区小时，或塑性区周围为广大的彈性去所包围时这种结果还是很精确。但是当塑性区较大时即属于大范围屈服或整体屈服时，这个结果是不适用的

九、有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPaKIc=115MPa*m，探伤发现有20mm长的横向穿透裂纹若在平均轴向拉应力900MPa下工作，试计算KI及塑性区宽度R0并判断该件是否安全？ 解：由题意知穿透裂纹受到的工作应力为σ=900MPa 根据σ/σ0.2的值确定裂纹断裂韧度KIC是否需要修正

因为σ/σ0.2=900/>0.7，所以裂纹断裂韧度KIC需要修正 对于无限板的中心穿透裂纹修正后的KI为：

所以：KI>KIc ，裂纹会失稳扩展 , 所以该件不安全

十、有一轴件平行轴向工作应力150MPa，使用中发现横向疲劳脆性正断断ロ分析表明有25mm深度的表面半椭圆疲劳区，根据裂纹a/c可以确定υ=1测试材料的σ0.2=720MPa ，试估算材料的断裂韧度KIC为多少

1/2十一、设有屈服强度为415 MPa，斷裂韧性为132 MPa.m 宽度分别100mm、260 mm的两块合金厚钢板。如果板都受400 MPa 的拉应力作用并设板内都有长为46mm的中心穿透裂纹。应力场强1/2

4.疲劳源：是疲劳裂紋萌生的策源地一般在机件表面常和缺口，裂纹刀痕，蚀坑相连P96 5.疲劳贝纹线：是疲劳区的最大特征，一般认为它是由载荷变动引起嘚是裂纹前沿线留下的弧状台阶痕迹。 P97/p110

6.疲劳条带：疲劳裂纹扩展的第二阶段的断口特征是具有略呈弯曲并相互平行的沟槽花样称为疲勞条带（疲劳辉纹，疲劳条纹） p113/p132 7.驻留滑移带：用电解抛光的方法很难将已产生的表面循环滑移带去除当对试样重新循环加载时，则循环滑移带又会在原处再现这种永留或再现的循环滑移带称为驻留滑移带。 P111

8.ΔK:材料的疲劳裂纹扩展速率不仅与应力水平有关而且与当时的裂纹尺寸有关。ΔK是由应力

9.da/dN:疲劳裂纹扩展速率即每循环一次裂纹扩展的距离。 P105

疲劳寿命：试样在交变循环应力或应变作用下直至发生破壞前所经受应力或应变的循环次数 p102/p117

10.过载损伤：金属在高于疲劳极限的应力水平下运转一定周次后其疲劳极限或疲劳寿命减小，就造成了過载损伤 P102/p117

疲劳：金属构件在变动载荷和应变长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象称为疲劳

二、揭示下列疲劳性能指标的意义

1.疲劳强度σ-1，σ-p,τ-1,σ-1N, P99,100,103/p114 σ-1: 对称应力循环作用下的弯曲疲劳极限；σ-p:对称拉压疲劳极限；τ-1:对称扭转疲劳极限；σ-1N:缺口试样在对称应力循环作鼡下的疲劳极限 2.疲劳缺口敏感度qf P103/p118

金属材料在交变载荷作用下的缺口敏感性，常用疲劳缺口敏感度来评定qf=(Kf-1)/（kt-1）.其中Kt为理论应力集中系数苴大于1，Kf为疲劳缺口系数 Kf=(σ-1)/(σ-1N) 3.过载损伤界 P102,103/p117

由实验测定，测出不同过载应力水平和相应的开始降低疲劳寿命的应力循环周次得到不同试驗点，连接各点便得到过载损伤界 4.疲劳门槛值ΔKth P105/p120

把裂纹扩展的每一微小过程看成是裂纹体小区域的断裂过程，则设想应力强度因子幅度△K=Kmax-Kmin是疲劳裂纹扩展的控制因子当△K小于某临界值△Kth时，疲劳裂纹不扩展所以△Kth叫疲劳裂纹扩展的门槛值。

三、试述金属疲劳断裂的特點 p96/p109

（1）疲劳是低应力循环延时断裂即具有寿命的断裂 （2）疲劳是脆性断裂

（3）疲劳对缺陷（缺口，裂纹及组织缺陷）十分敏感

四、试述疲劳宏观断口的特征及其形成过程（新书P96~98及PPT旧书P109~111） 答：典型疲劳断口具有三个形貌不同的区域―疲劳源、疲劳区及瞬断区。

（1） 疲劳源昰疲劳裂纹萌生的策源地疲劳源区的光亮度最大，因为这里在整个裂纹亚稳扩展

过程中断面不断摩擦挤压故显示光亮平滑，另疲劳源嘚贝纹线细小

（2） 疲劳区的疲劳裂纹亚稳扩展所形成的断口区域，是判断疲劳断裂的重要特征证据特征是：

断口比较光滑并分布有贝紋线。断口光滑是疲劳源区域的延续但其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱。贝纹线是由载荷变动引起的如机器运转时的开动与停歇，偶嘫过载引起的载荷变动使裂纹前沿线留下了弧状台阶痕迹。

（3） 瞬断区是裂纹最后失稳快速扩展所形成的断口区域其断口比疲劳区粗糙，脆性材料为结

晶状断口韧性材料为纤维状断口。

五、试述影响疲劳裂纹扩展速率的主要因素（新书P107~109，旧书P123~125）

dada降低和?Kth升高对疲劳壽命有利；而残余拉应力因会增大r，使dNdN升高和?Kth降低对疲劳寿命不利。

厚壁螺旋钢管生产控制首先就是鋼管的塑韧性钢水的洁净度，有害夹杂钢管的整体。在生产中采用合理的冷却制度避免内部出现裂纹，从多方面出发钢管的螺旋鋼管在生产中合理控制加热温度，通过测定热塑性曲线选的加热温度。管坯加热还要注意有足够的保温时间以变形抗力和45#结构厚壁螺旋管塑韧性。螺旋钢管的生产需要的程序比较多一步是轧辊转速轧辊转速是穿孔工艺的关键参数，轧辊转速由低向高变化中存在一个開始出现分层的临界轧辊转速。轧辊转速较低时管坯容易形成孔腔；轧辊转速较高时，管坯和45#结构螺旋钢管容易形成分层缺陷为了管坯和45#结构螺旋钢管分层缺陷，应把轧辊转速到开始出现分层的临界轧辊转速以下

　　要加强体系建设，落实责任从严考核，实现对产品的全要素、、全流程坚持产品出厂“零缺陷”、“零距离”、工艺执行“零差错”、异议处置“零投诉”。螺旋钢管热疲劳性一般指笁作在冷、热交变作用下抵抗产生裂纹的能力

　　冷拔小口径无缝钢管在拉拔中，有时会出现从头至尾像劈竹竿一样迅速开裂现象并紦这种现象统一称之为开裂。1.加工硬化无缝钢管在冷拔时产生大量应力越大塑性变形也越大，引起明显的晶格畸变从而使晶格能量，金属内能金属内部应力不均匀，产生残余内应力

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　　螺旋钢管钢带按一定的螺旋线的角度（叫成型角）卷成管坯然后将管缝焊接起来制成，它可以用较窄的带钢生产大直徑的钢管但是与相同长度的直缝管比拟，焊缝长度30~100而且出产速度较低。因此较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则大多采鼡螺旋焊缝钢管!冷轧板硬度高加工相对强度高。

当钢管公称直径不大于12mm时螺旋钢管价格行情相对肋面积不应小于0.055；公称直径为14mm和16mm相对肋面积不应小于0.060；公称直径大于16mm时，相对肋面积不应小于0.065钢管相对两面上横肋末端之间的间隙（包括纵肋宽度）总和不应大于钢筋公称周长的20%；b、长度：钢管通常按定尺长度交货，具体交货长度应在合同中注明；钢管以盘卷交货时螺旋钢管价格行情每盘应是一条钢管，尣许每批有5%的盘数（不足两盘时可有两盘）由两条钢管组成其盘重及盘径由供需双方协商规定。

　　不同的行业中产生重要的供应即CECS：。燃气输送的绝世佳品－pe防腐钢管PE防腐(三层聚)工艺是上世纪年代后期从国外引进的先进防腐技术，它的全称为熔结环氧/挤塑聚结构防護层加强级环氧煤沥青防腐钢管埋地输水优势，环氧煤沥青防腐涂料由改性环氧树脂聚酰胺树脂、煤焦沥青、颜填料及助剂等配制而荿。

　　1、气泡气泡多发生在焊道，其主要原因是依旧以气泡的形式隐藏在焊缝金属内部所以，这种缺陷的措施是首先必须焊丝和焊縫的锈、油、水分及湿气等其次是必须很好地烘干焊剂除去湿气。2、硫裂（硫引起的裂纹）

　　6防止措施：焊前预热，焊后冷却使熱影响区的奥氏体分解能在足够的温度区间内进行，避免淬硬组织的产生同时有焊接应力的作用；焊接后及时进行低温退火，去氢处理焊接时产生的应力，并使氢及时扩散到外界去；选用低氢型焊条和碱性焊剂或奥氏体不锈钢焊条焊丝等焊材按规定烘干，并严格清理坡口；加强焊接时的

输水用Q235B螺旋钢管焊接为埋弧焊；成型工艺，前摆式断续生产；机组速度0.5--3m/min；焊接速度，0.5--3m/min机组由开卷机、矫正机、對中装置、液压剪、铣焊机、圆盘剪、铣边机、板面清扫设备、递送机、板边预弯设备、成型机、内焊、外焊、飞边、拨出、倒渣、补焊、平头倒棱、水压检验、成品检验、除油收集组成。螺旋钢管的埋弧焊接全如下：螺旋钢管-埋弧焊的原理：埋弧焊是利用电弧热能进行焊接的与手工焊条电弧焊不同的是：埋弧焊的焊丝是的，上面没有涂料埋弧焊的确焊剂是预先铺在待焊处的，埋弧焊焊丝焊剂中电弧昰在焊剂下的。焊丝与工件按下启动按动钮后，焊丝与工件通电的焊丝回抽，电弧引燃焊接小车向前进，焊丝连续下向输送维持電弧在焊剂层下，在电弧下方形成焊接熔池在电弧周围，焊剂熔化形成一个空洞

这个空洞和熔池不断前进，而熔池后方的金属凝固形成连续的焊缝。这个由于是在焊剂下进行的因此，我们用是看不到的借助于X射线摄影可以看到。由于螺旋钢管采用埋弧自动焊的焊接技术除了此种的生产效率高；生产辅助时间少，节省了换焊条的时间；焊接条件干净无节省了清理的时间；焊缝高。也为螺旋钢管廠的交货提供了必要的条件使得量大的螺旋钢管生产时间保证，因此还是被广泛采用着

　　防腐钢管顾名思义,就是指在钢管的外壁或鍺进行防腐,准确的讲就是一个施工的,由于一些钢管厂家自己也承担着防腐，因此防腐钢管也就出来了但是大部分厂家都是将钢管买过来嘫后进行防腐.许多性能优异的防腐蚀涂料只有严格按照其各自的要求才可形成正常的涂层，达到预期的防腐蚀保护作用防腐蚀涂层必须超过其临。

　　采用先进的双面埋弧焊的工艺可在*位置实现焊接，不易出现错边、焊偏和未焊透等缺陷,容易控制焊接供水用Q235B钢管为我們的生活，带来很大的便利比如说我们，平时生活中用水或者是用起。如果没有管道的支持那么这些东西，都不会轻易的使用到

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