Q345R钢高温损伤的疲劳特性研究
李其;孙萍;陈猛
【摘 要】应用疲劳强度理论和疲劳累积损伤理论,对高温损伤后的Q345R钢试样进行常规机械性能测试,利用Q345R钢的静特性去推测它的疲劳特性.建立了Q345R钢损伤因子的概念,提出了一种在用Q345R钢服役期限的确定方法,为科学、合理地使用Q345R钢提供了理论依据.
【期刊名称】《化工装备技术》
【年(卷),期】2014(035)003
【总页数】3页(P43-45)
【关键词】高温损伤;静特性;疲劳特性;力学性能;损伤因子;Q345R钢
【作 者】李其;孙萍;陈猛
【作者单位】东北石油大学机械科学与工程学院;东北石油大学机械科学与工程学院;中国石油天然气股份有限公司大庆炼化分公司
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ050.4
0 引言
Q345R钢是压力容器专用钢板，广泛应用于石油、化工、能源及运输等行业。该类设备的工作条件复杂，要在高温、高压的工况下运行。Q345R钢的使用温度上限一般不超过400℃。在较高的温度环境下，或在非正常的工况下，压力容器设备有可能在400℃操作温度下短期运行，这样就可能发生超温事故,对材料造成短时间高温损伤。然而，该压力容器设备往往在下一个检修期到来之前还必须继续使用。因此，研究Q345R钢短时高温损伤对设备安全运行造成的影响无疑是很有益的 [1]。
本研究应用疲劳强度理论和累积损伤理论，通过静拉伸试验测得高温损伤后Q345R钢的机械性能 （即静特性），去推测Q345R钢的疲劳特性曲线，提出了一种在用Q345R钢服役期限的确定方法，为炼油化工厂安全使用Q345R钢材料提供了科学的理论依据
1 Q345R钢的材料性能
1.1 Q345R钢的高温损伤试验
本试验用的试件取自在役压力容器设备的预留板材加工制成。为了研究Q345R钢高温损伤后的性能变化，将Q345R钢材料置于自动加热并控温的加热炉内，温度加热至800℃、900℃、1000℃和1100℃。在4种不同的温度下分别保温12 h。12 h后停止保温，让试件在加热炉内空冷至常温，然后把经过不同温度损伤的Q345R钢材料加工成静拉伸标准试样，测定其力学性能 [2]。
第３１卷第３期
－６８・２０１０年６月 特殊钢
ＳＰＥＣＩＡＬ ＳＴＥＥＬ Ｖ０１．３１．Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ ２０１０
胀断连杆用Ｃ７０Ｓ６钢的高周疲劳性能
刘智雄 ， 陈思联 张英建 惠卫军 ’ 刘荣佩
（１昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明６５００９３；
２钢铁研究总院先进钢铁材料技术国家工程研究中心，北京１０００８１）
摘要采用旋转弯曲疲劳实验研究了胀断连杆用两种成分（％：０．６９Ｃ．０．０３４Ｖ．＜０．００５Ｔｉ－０．０１５Ｎ和０．７２Ｃ一
０．０３６Ｖ－０．０２３Ｔｉ－０．０１４Ｎ）Ｃ７０Ｓ６钢的高周疲劳性能。结果表明，疲劳断裂均起源于试样的表面基体，其高周疲劳性
能主要受微观组织特别是珠光体片层间距的影响；含０．０２３％Ｔｉ的Ｃ７０Ｓ６钢中珠光体片层间距较大，析出粗大（Ｔｉ，
Ｖ）（Ｃ，Ｎ），导致０．０２３％Ｔｉ钢疲劳性能低于不含Ｔｉ的Ｃ７０Ｓ６钢。
关键词 Ｃ７０Ｓ６钢 高周疲劳性能微观组织胀断连杆
Ｈｉｇｈ－Ｃｙｃｌｅ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃ７０ Ｓ６ Ｓｔｅｅｌ ｆｏｒ
Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ Ｒｏｄ ｏｆ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ
Ｌｉｕ Ｚｈｉｘｉｏｎｇ ’ ，Ｃｈｅｎ Ｓｉｌｉａｎ ，Ｚｈａｎｇ Ｙｉｎｇｊｉａｎ ，Ｈｕｉ Ｗｅｉｊｕｎ ’ ａｎｄ Ｌｉｕ Ｒｏｎｇｐｅｉ
（１ Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３；２ Ｎａｔｉｏｎａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｃｅｎｔｒａｌ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．Ｂｅｉｊｉｎｇ １Ｏ００８１）
碳纤维粘接疲劳损伤钢板的疲劳寿命预测
发表时间：2020-08-28T05:42:50.666Z 来源：《中国科技人才》2020年第11期 作者： 董吉武 张惠敏[导读] 基于碳纤维轻质高强等优点，通过扩展有限元方法确定粘接碳纤维的带有疲劳损伤的钢板在循环荷载作用下的疲劳寿命，检验碳纤维加固钢板的作用。
合肥学院城市建设与交通学院 合肥 230601
摘要：基于碳纤维轻质高强等优点，通过扩展有限元方法确定粘接碳纤维的带有疲劳损伤的钢板在循环荷载作用下的疲劳寿命，检验碳纤维加固钢板的作用。结果表明碳纤维加固作用较明显，尤其是其预加应力较大的条件下。同时，发现随着循环荷载应力幅增大，碳纤维加固作用逐渐提高，达到一定值后，又呈下降趋势。
关键词：碳纤维；XFEM；疲劳寿命；加固
1. 引言
近年来，伴随交通运输业的高速发展，存在大量既有钢桥结构长期处于满负荷甚至是超负荷工作状态，有些甚至处于超期服役状态[1]，疲劳损伤情况较为普遍，类似情况在欧美地区也广泛存在较为明显[2]。研究和工程实践表明，结构或构件的破坏绝大部分是由疲劳破坏引起的。因此，国内外较多研究大量钢桥修复或加固方法。传统的钢结构加固方式主要为通过增加螺栓或焊接钢构件等方式可能会造成钢构件二次损伤，加固效果不甚理想。碳纤维复合材料具有轻质、高强、抗腐蚀等良好性能，已被广泛应用于钢筋混凝土结构的加固工程中。碳纤维加固钢构件时，无需开孔或焊接，避免了应力集中或残余应力出现的情况。因此，碳纤维加固钢构件的应用前景较为广阔。本文主要针对已存在疲劳损伤的钢构件国内开展碳纤维加固技术开展讨论。
2. XFEM数值模拟原理
传统有限元法可以用来计算疲劳裂纹扩展速率，但需要采用精细网格划分，随着裂纹的开展需要进行调整[3]。扩展有限元法（XFEM）最早由Belytschko和Black在1999年提出，已被广泛应用于描述裂纹扩展，它是基于单元划分概念的传统有限元方法的扩展。采用不连续跳跃的特殊节点，即Heaviside增强节点和扩展有限元方法（XFEM）中的近端弹性渐近函数可以描述裂纹的扩展而无需重新进行网格划分[4]。因此XFEM适用于模拟裂纹的生成与扩展。XFEM裂纹的扩展基于Paris–Erdogan定律（式1），其中A和B是材料系数；a为裂纹长度，N为循环载荷的次数，da/dN为裂纹扩展的相对速率；△K为循环荷载最大应力和最小应力对应的应力强度因子之差。
不同钢级管线钢在氢气介质中疲劳裂纹扩展的机理
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引言
管线钢在输送和储存氢气的过程中，可能会受到氢脆和氢致开裂的影响。疲劳裂纹扩展在氢气介质中是管线钢失效的主要形式之一。因此，研究不同钢级管线钢在氢气介质中疲劳裂纹扩展的机理对于保障管道的安全运行具有重要意义。
