基于CTOD与SINTAP的海洋用钢断裂韧度评定

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海洋平台用钢D36超大厚度焊接接头CTOD试验

形状因子 ,计算公式为
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2 (1 + 2 a0) (1 - a0) 1. 5
W
W
2. 2 试样有效性判断 BS7448 标准对母材金属有效试样规定为 :平均
裂纹深度为 a0 = 0. 45～0. 55 W ,裂纹前缘任意两个裂纹深度的差值均不大于 10 % a0 ,但对焊接接头断裂韧度试样有所放宽 ,其具体要求如下。
始裂纹长度 a0 ,分别在预制疲劳裂纹前缘和稳定扩展裂纹前缘 ,沿试件厚度方向等间距的 9 点上测量
初始裂纹长度 a0 i ( i = 1 ,2 , …,9) 和裂纹扩展后长度 ai ,其中最外侧点位于距试样表面内 1 % B 处。采
用下式计算平均裂纹长度 ,即
∑ ai
=
1 8
(
a1
+ 2
a9
+
(1. 深圳赤湾胜宝旺工程有限公司 , 广东深圳 518068 ; 2. 天津大学材料科学与工程学院 , 天津 300072)
摘要 : 依据英国标准 BS7448 断裂韧度试验标准 ( ISO/ TC164/ SC4 - N400) 和 DNV - OS - C401 ,采用埋弧焊和 CO2 气体保护焊工艺对国产钢板板厚为 80 mm 的海洋石油平台导管架对接接头试样进行了低温裂纹尖端张开位移 (CTOD) 试验。测试了零度下该工艺的焊缝和热影响区的 CTOD 断裂韧度 ,探讨了这种大厚板焊接接头在埋弧焊和 CO2 气体保护焊工艺下免除焊后热处理的可能性 ,为海洋平台施工建造提供科学依据。关键词 : 焊接接头 ; 裂纹尖端张开位移 ; 断裂韧度中图分类号 : TG115. 28 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 360X(2007) 08 - 103 - 05

D36-Z35钢两种焊接方法接头CTOD断裂韧度试验与分析

Ｄ６Ｚ５钢两种焊接方法接头ＣＯ３－３ＴＤ断裂
韧度试验与分析
刘维，曹军，丁文斌，张良，杨双羊锋
（海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽３０５）０４１
摘
要
依据英国Ｂ７４Ｓ４８断裂韧性试验标准，对番禺３－０１深海导管架项目广泛应用的超大尺寸焊接接头的低温ＣＯＴＤ断裂韧度进行了探讨。对采用手工电弧焊（ＭＷ）和药芯焊丝气体保护焊（ＣＷ工艺施焊的大尺寸ＳＡＦＡ）
板厚的海洋石油平台焊接接头试样进行了ＣＯＴＤ试验。ＣＯＴＤ断裂韧性，对试验结果进行了分析讨论。试验表明，除药芯焊丝气体保护焊热影响区接头两个试样数
据无效外，其余试件均满足挪威船级社ＤＶＮ规定的最小特征ＣＯ为０１ｍ的要求。ＴＤ．５ｍ这说明９ｍＤ６Ｚ５５ｍ的３一３钢板手工电弧焊和药芯焊丝气体保护焊焊接接头可以在不进行焊后热处理的情况下使用。试验结果为免除
番禺３．０１海洋石油平台导管架项目是海油总公司的第一个深水项目。由于其深水工况使用工作
环境严酷、结构形式复杂、吨位量大等特点，大尺寸厚度钢板使用较多，而钢板越厚，焊接接头韧度降低越严重。根据该导管架焊接技术规格书的要求，厚度大于５ｍ的坡口焊缝焊后进行热处理，这０ｍ使得导管架建造的成本较高，所需的工期较长，经济效益降低，而实际上做这种大厚度板材的热处理
４９卷增刊２２００８年ｌ月１
中
国
造

海洋平台用钢及其焊接接头的韧性研究

第３９卷
第５期
船海工程
ＳＰ＆（ＣＥＨＩ）ＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ＶｏＩ９Ｎｏ５【３．Ｏｃ．００ｔ２１
２１年１月０００
海洋平台用钢及其焊接接头的韧性研究
粟京刘华祥马，，涛。刘占国。苗张木。，，
２１Ｐａ，一００Ｇ．３。
资助项目：６８３计划（目编号２ＯＡＡＯＡ１３６；项Ｏ６９０ —）工业和信息化部深海半潜式钻井平台工程开发（信部装［０９３２号）工２０］８。
作者简介：京（９９）男，士，级工程师。粟１５一，硕高研究方向：洋工程结构海
Ｅｍ￣ｌｓｊｇｎｏ．ＯＵｒ－ｄ：ｕｎ＠ｃｏｃＣＩｌｉＴＣ
２４３
１３焊接工艺．
焊接接头包括两次不同的焊接工艺参数。每
海洋平台用钢及其焊接接头的韧性研究 — — 粟
京，华祥，刘马
涛，占国，张木刘苗
焊材是采用美国ＬｎｏｎＳｔｌ－公ｉｃｌｍｉｄＢＶ．ｗｅ
司提供的Ｃｎｒ０焊条，级为ＡＷＳＡ５５ｏａｃ８等．：
Ｅ１０８－Ｈ４１１Ｍ－。化学成分见表２。主要力学性
能（温）常：一７４ＭＰ，：８０ＭＰ，６ａ２ａＥ一

基于SINTAP的管线钢X70断裂韧度CTOD分布规律及检验分析

第38卷第9期焊接学报9: 38 No. 9 201 7 年 9 月TRANSACTIONS OF THE CHINAWELDINGINSTITUTI0N S ep tem b er2017基于SINTAP的管线钢X70断裂韧度CTOD分布规律及检验分析夏子钰&，苗张木&，彭晟2(1.武汉理工大学交通学院，武汉430000; 2.中交武汉智行国际工程咨询有限公司，武汉430040)摘要：依照英国B S7448和挪威船级社D N V-0S-F101标准对管壁厚18.0 m m的X70级气体保护焊环焊管热影响区进行断裂軔度C T0D(c r a c k t i p o p e n i n g d is p la c e m e n t)试验，并应用数理统计方法对试验结果进行了分布拟合检验.文中分别采用了柯尔莫哥洛夫检验法和A2-W2检验法对试验结果进行了拟合检验和对比分析，得到了该X70 钢焊接接头热影响区C T0D分布规律.结果表明，应用A2-W2检验法进行拟合检验的敏感度较高，且断裂韧度数据拟合较好的统计分布函数为W ebull分布函数，可结合欧洲工业完整性评定程序（S IN T A P)的可靠性评定方法，计算得X70钢焊接接头热影响区C T0D断裂韧度概率密度分布函数.关键词：欧洲工业完整性评定程序；X70;管线钢；裂纹尖端张开位移；分布拟合检验中图分类号：T7407 文献标识码：A doi：10.12073/j.h jx b.201511020010序言随着概率断裂力学在工程中的广泛应用，材料断裂韧度分散性问题已成为影响含缺陷结构概率安全评定的关键因素之一[1].欧洲工业完整性评定程序SINTAP[2]相较于欧洲及其它国家现有的部分评定规范标准有了适当的改进，该程序考虑了评定参数的随机性，并提出了结构完整性评定的可靠性评定方法.除了焊接工艺和外界因素的影响，焊缝组织和力学性能是不均勻的，裂纹扩展不确定性尤为突出.用确定性的方法研究断裂韧度就具有不科学性[3].因此，SINTAP可靠性评定中将断裂韧度考虑为随机变量，而处理断裂韧度分散性问题也成为进行压力管道概率性评定的重要部分.高等级钢材在海洋工程结构中广泛使用，低碳钢X70是海洋管道最常用的材料，符合重力要求并具有良好的焊接性能.海洋管道为焊接构件，焊接过程常使焊接接头的组织性能劣化及产生缺陷，使焊接缺陷处成为整个压力管道中最薄弱的部位，易产生裂纹起裂、扩展甚至失稳断裂[4].大量研究表明，对海洋用钢，与传统夏比冲击试验冲击韧度比较，C T0D值更能有效准确地评价钢材的抗脆断能力[5].因此以X70级管线钢热影响区为试验对象，进行C T0D试验，基于SINTAP的断裂韧度概率密度收稿日期：2015-11-02分布模型，分别采用柯尔莫哥洛夫检验法和A2-W2检验法，对试验结果进行拟合检验和对比分析.研究断裂韧度分散性的处理方法，以得到该X70级管线钢热影响区断裂韧度CT0D的统计分布规律.1试验方法!1试验材料试验材料为X70级气体保护焊（GMAW)环焊管，直径为1 067 mm，管壁厚18.0 mm，断裂韧度测试部位为焊接接头热影响区，该X70钢的化学成分和焊接接头学 1，2.表1X70钢化学成分（质量分数%%&T a b le1C h e m ic a l co m p o n e n ts o f X70C Si Mn P S0.050.19 1.540.0090.001Ti Ca S ol-A l Mo B0.020.00140.030.190.0001Cu Ni V N b Cr0.230.200.030.070.20H N B e<m0.00280.000380.0070.420.12T a b le<表< X70焊接接头力学性能W eld ed jo in t m e c h a n ic a l p r o p e r tie s o f X70屈服强度,l/M P s抗拉强度,/M P a510620第9期夏子钰，等：基于SINTAP的管线钢X70断裂韧度CT0D分布规律及检验分析125C T0D 试验依照标准 B S7448P a r t 1. 1991&6'，试样为单边缺口三点弯曲样，热样采取表口试样进行试验，即按NC方向取样如图1.表口热样采用样（图1b)，1 = Q= 15mm，跨 3=4Q，预制裂纹*〇的，0.45!Q!0.7.W图1热影响区CTOD试样取样示意图F ig. 1S c h e m a tic o f C T O D te s t sp e cim e n o f H A Z1.2 CTOD试验过程C T0D试验于受不可素（如温度）的影响，验具有一定的离，不一分布，无法理论理的试样数量.一直，大量学者对C T0D试验试样个数进行了，bt;等人进行了多组试验并结合二项分布的数学理论证明了无论是3 6样或验，该组的特征C T0D•—定的可靠性条件下可以表该组试样的水平.：&7-81对CT0D 样个数进行了规定，至进行3 样的验，， 3 样进行C T0D试验是具可靠度的，而热样，预制疲劳裂处的组织，样6个.C T0D试验依照 B S7448P a r t 1. 1991 和 0ffsh o re S ta n d a rd.DNV-0S-F101 &91中的试验方法，对取样缺口加工好的试样采用高频验机在室温下预制裂纹.使用验机，在-10 °C下进行C T0D主验，对试样按一定加载速率进行加载，并通过X-Y函数记录仪，记录载荷-裂纹嘴张开位移曲线（F-V曲线"，卸载后，对未脆断的试样进行口，压样口形貌并测量裂纹初始长度*。

CTOD试验评定在海洋平台建造中的应用

工作量极大。ＬＦ７２导管架模型见图１－。
图３ＣＴＯＤ试验装置示意图
试验件的下料、焊接、ＮＤＴ检测及切割工作都是由深圳赤湾胜宝旺公司完成，在以上各个环节的加工过程，胜宝旺公司都做了详细的记录，而且加工过程都经过ＮＦＸ和ＣＯＯＥＣ相关人员见
受载前（原始）裂纹
受载后裂纹
处理，不仅可以减少施工成本，而且可以大大缩减施工环节。
图２裂纹尖端张开位移
１工程概况
陆丰７２油田位于约东经２－１。４４，北纬１１６。０２的位置，属于
１６一ｏ５原油生产分成合同区块，该区块位于南中国海。ＣＮＯＯＣ与
严重影响工期，给施工带来极大不便，根据挪威船级社标准（ＤＮＶ－ＯＳ－Ｃ４０１）Ｌ１］，可以通过对焊接接头进行ＣＴＯＤ试验来免除焊后热
焊、单丝埋弧自动焊和双丝埋弧自动焊，焊接位置为平焊和立焊，其中立焊为立向上焊。
力，在实验中，把待测焊接接头做成带有预制裂纹的试样，加外载形坡口试件，热影响区机械缺口位于与熔合线平齐位置。机械缺后，裂纹尖端有一个张开位移—— ｃＴ０Ｄ值可被测定（见图３）。口根部半径０．１２ｍｍ，开口小于６ｏ。，深度为试件宽度的４５％。在
ＣＴＯＤ值越大，表示材料抵抗开裂的性能越好，即韧性越好，ＣＴＯＤ预制疲劳裂纹之前，每个试件都要采用局部压缩方法减少焊缝中值越小，表示材料抵抗开裂的性能越差，即韧性越差Ｊ。心部位的焊接残余应力，加载直径为３０ｍｍ，载荷为７５０ｋＮ。每

海工用厚钢板S355G10+N焊接接头CTOD韧性与微观性能

１材料与焊接工艺
母材钢板Ｓ５Ｇ１＋３５０Ｎ钢是湖高强度低合金钢板，其屈服强
度和抗拉强度分别为３３ＭＰ４ａ和５２ＭＰ０ａ，均符合
Ｅ２５２０Ｎ１２－０９的要求。焊接所用焊芯为ＣＷ— Ｇ，０ＨＳ
同的焊接缺陷，影响焊接质量，尤其是韧性。ＣＯ（ＴＤ裂纹尖端张开位移）试验作为评价钢结构，尤其象海洋结构用钢这样的厚钢板的韧性，已经被广泛使用。测试试样取自全厚度．］不会改变材
料所处的应力状态．能够准确地反应材料的原始情
分布规律相吻合。
关键词：海洋工程厚钢板；焊接接头；埋弧焊；ＣＯＤ；微观性能Ｔ中图分类号：Ｔ４５Ｇ４文献标志码：Ｂ
为断裂性能和失效分析的判断提供了重要的依据．
０引言
ＣＨＷ — Ｇ ≤ ０１．０．０ ≤ ００ ≤ ００５ ≤ ００５ ≤ Ｏ３ ≤ Ｏ２ ≤ ０２Ｓ．２１－１５９．７．３．３．０．０．Ｏ
￥５Ｇｌ＋ ≤０１３５０Ｎ．２１５．６Ｏ１－．５０ｏ５０Ｏ５ ≤ Ｏ７ ≤ Ｏ２ ≤ Ｏ３．５０５．ｏ．１．０．０＿０
在某种程度上影响宏观的断裂韧性。已有相关文献
海洋石油开发正走向远海走向深海．由于工作

海洋钢结构大尺寸焊接接头CTOD断裂韧性试验与分析

22．试验与研究焊接技术第42卷第6期2013年6月文章编号：1002—025X12013)06—0022—03海洋钢结构大尺寸焊接接头C T O D断裂韧性试验与分析舒欣欣，孙紫麾，顾天宝，史晓建，韦生，白鲲(海洋石油1：程股份有限公司建造公司，天津300452)摘要：依据英国B S7448断裂韧性试验标；住，研究了超大板厚碳钢焊接接头的低温断裂韧性(裂纹尖端张开位移(C T O D))针对厚为95n1In和60n¨11的钢板分别开发了埋弧焊(SA W)和药芯保护焊(FC A W)2种焊接工艺，并研究了低温服役条件下(0oC)2种焊接工艺焊接接头各区(包括焊缝区和热影响区)的断裂韧性研究结果表明，所有试样均满足最小特征C T O D值O．15m m的要求本研究结果可为厚95m i l l的I)36钢板埋弧焊和厚60nl m的D36钢板药芯保护焊焊接接头免除焊后热处理提供依据关键词：海：}钢结构：英国B S7448标准；大壁厚焊接接头；裂纹戋端张哥位移(C7FO D)；断裂韧性中图分类号：T C,407文献标志码：B0序言海洋钢结构往往是采用焊接的方式建造而成，由于受其结构形式复杂、服役环境恶劣，同时由于焊接过程中的不均匀热循环导致的应力集中、残余应力、焊接微缺陷及接头组织不一致等因素的影响．海洋钢结构极易在服役过程中发生早期突然失效一众所周知．焊接接头的韧性随着钢板厚度的增大而下降．目前．国家海洋战略要求挺进南海深海领域．要求钢板厚度随导管架的高度增加而不断加大一随之带来的是建造难度加大、丁期相应延长．．．对大型钢结构的导管架进行整体热处理既不经济，也是不现实的．而通过对导管架相应危险部分的焊接接头按照相关标准规定进行力学性能试验．试验结果达到规定要求以免除焊后热处理，是最经济且可行的方法，对大型导管架海洋钢结构来说，可以通过选择恰当的焊接材料、合理的焊接T艺并通过正交试验获得优化的焊接T-艺参数，保证焊接接头具有足够高的韧性，以达到免除焊后热处理的目的?国内外的研究结果表明，裂纹尖端张开位移(C T O D)是评价海洋大厚壁钢结构钢材及焊接接头韧性的重要参收稿日期：20l3—03—07量．与传统的V形夏比冲击试验结果相比，断裂韧性更能有效准确地反映钢材或焊接接头的抵抗开裂能力．断裂韧性试验结果可以优化焊接T艺及焊前、焊后热处理T艺，从而为海洋平台焊接结构的可靠性评价提供依据。

海洋工程用钢疲劳寿命与CTOD值关系的研究

０６，一２１Ｐａ，一０．．９Ｅ０Ｇ．３
及ａ对数据和断口进行有效性检验．验是在低；试
温槽中进行，验温度为～１试Ｏ℃．由于温度对材料韧度的影响很大，了满足Ｂ７４１－０２０—２１
式中：为裂纹尖端张开位移（ＴＣＯＤ）Ｆ为施加；
余
立（９４：，士生，要研究领域为海洋钢结构的疲劳断裂和韧性１８一）男硕主
工业和信息化部科研项目资助（准号：信部装＜０９３２号）批工２０＞８
厚度大，如果按照规范如ＧＢ６９１８，冲２４－９９用
击韧性来反映钢板的整体韧性，要将厚度为６则Ｏ
～
键参数［．】本文选用在海工行业中具有代表性的］的Ｅ０作为研究对象，该钢种进行了全厚度Ｑ７对的Ｖ裂纹尖端张开位移（ＴＯ试验和４点弯曲ＣＤ）疲劳试验，别得出了反映韧度指标的ＣＤ值分ＴＯ和反映疲劳性能的对数疲劳寿命值，得出了这并２个值之间的联系．
的ｌ］因此，文用Ｃ０Ｄ值来反映海工结构厚４．本Ｔ
板的韧度是科学的．
１材料参数
试验所用母材是由日本住友金属工业株式会
２２实验过程．
试样主要步骤如下：试验前对荷载、移测量位
系统进行标定；入试样后确定Ｆ曲线斜率；放＿加载、录Ｆ曲线、记＿卸载；实验后载荷、移对位

断裂韧度CTOD评定技术的现状及应用_徐斌

ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｃｏｎｃｅｐｔ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｈｉｓｔｏｒｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆＣＴＯＤｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆＣＴＯＤａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｂｏｕｔｔｈｅｓｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉ－ｎａｌｌｙ，ｔｈｅｗｉｄｅｌｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＣＴＯＤｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｓ，ＣＴＯＤｔｈｅｏｒｙｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｂｅｍｏｒｅｐｅｒｆｅｃｔａｎｄｈａｖｅａｒｏｓｙｐｒｏｓｐｅｃｔ．
标准ＡＳＴＭＥ１２９０［１］也提出，对于韧性很好的材料，已经无法确定材料的ＫＩＣ，但是可以利用ＣＴＯＤ特征值来表征材料的断裂韧度。若材料具有较高的ＣＴＯＤ临界值则表明材料具有较高的裂纹扩展阻力。
１．３．２工程材料中ＣＴＯＤ试验技术的限制性少与ＫＩＣ断裂韧度评定相比，ＣＴＯＤ评定技术使用的试件尺寸
１．３ＣＴＯＤ评定技术的特点１．３．１ＣＴＯＤ评定准则具有广泛的适用性
Ｗｅｌｌｓ提出的弹塑性条件下ＣＴＯＤ准则并不与线弹性断裂力学矛盾。在线弹性条件下，裂纹尖端张开位移在弹性阶段也是可以推算出并且可以使用的，其在线弹性范围内与ＫＩ的关系为：ＣＴＯＤ＝４ＫＩ／πＥσｓ，所以ＣＴＯＤ准则在线弹性条件下与Ｋ判据是等效的。但是在大范围屈服或者完全屈服条件下，Ｇ判据、Ｋ判据均已经不适用，但是ＣＴＯＤ评定准则仍然可以适用，可见ＣＴＯＤ评定准则有很广泛的适用性。

海洋平台焊接接头大型CTOD低温试验

海洋平台焊接接头大型CTOD低温试验杨新岐;王东坡;王文先;阳代军;李小魏;李磊;曹军【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2003(018)001【摘要】依据英国BS 7448断裂韧性试验标准,对焊接接头超大尺寸低温裂纹尖端张开位移(CTOD)试验测试技术进行了探讨,对采用手工焊(SAMW)与埋弧焊(SMW)工艺施焊的、板厚为63.5mm的海洋石油平台焊接接头试样进行了CTOD试验,分别测试了-18℃下两种工艺焊缝金属和热影响区的CTOD断裂韧性,对试验结果及试验中的有关技术问题进行了分析讨论.试验结果为评价这种板厚焊接接头的焊后热处理规范提供了依据.【总页数】6页(P33-38)【作者】杨新岐;王东坡;王文先;阳代军;李小魏;李磊;曹军【作者单位】天津大学材料科学与工程学院,天津,300072;天津大学材料科学与工程学院,天津,300072;天津大学材料科学与工程学院,天津,300072;天津大学材料科学与工程学院,天津,300072;海洋石油工程股份有限公司,天津,300452;海洋石油工程股份有限公司,天津,300452;海洋石油工程股份有限公司,天津,300452【正文语种】中文【中图分类】TG404【相关文献】1.海洋平台大厚度异种钢焊接接头的CTOD试验探究 [J], 侯文辉;郭毅;李红艳;刘涛2.海洋平台用钢D36超大厚度焊接接头CTOD试验 [J], 王志坚;蒋军;王东坡;邓彩艳3.海洋石油平台焊接接头大型CTOD试验 [J], 杨新岐;王东坡;李小魏;李磊;曹军4.海洋平台高强钢Q690E焊接接头CTOD的研究 [J], 杜渝;吴世品;张华军;包孔5.郑—CTOD断裂韧性试验在低温钢焊接接头的研究 [J], 杨健;陈真因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

海洋钢结构大尺寸焊接接头CTOD断裂韧性试验与分析

海洋钢结构大尺寸焊接接头CTOD断裂韧性试验与分析作者：黄洲扬来源：《环球市场》2019年第10期摘要：对于一些大型的海洋钢结构导管架来说，需要通过正交实验获得合理的焊接工艺和适当的焊接材料，这样可以将焊接工艺参数优化，使得焊接接头的韧性更强，将不必要的焊后热处理免除。

本文对海洋钢结构大尺寸焊接接头CTOD断裂韧性试验与分析进行探讨，供参考。

关键词：海洋钢结构；大尺寸；焊接接头；CTOD断裂韧性；试验；分析经过相关的研究结果显示，海洋大厚壁钢结构的钢材和焊接接头的韧性是评价裂纹尖端张开位移的重要参数。

相较于传统的V形夏比冲击试验，钢材或是焊接接头的抵抗开裂能力通过断裂韧性能得到准确的反映，通过断裂韧性实验结果可以将焊接前、后的热处理工艺进行优化，从而提供充足的依据给海洋平台焊接结构。

一、焊接工艺和母材（一）母材在本文实验中所选的海洋平台用钢是66毫米和95毫米的D36-Z35钢，这两种钢板的化学成分如下表1所示：表1D36-Z35钢化学成分。

（二）焊接工艺如果选择的钢板是厚度为95毫米的D36-Z35，可以选择单丝埋弧焊工艺，使用LA-71焊丝作为填充金属，试验中选择的是F8500焊剂。

在本文实验中选择的坡口形式和焊接位置是：对于A组试样选择的是X形斜坡口、1G位置的焊接；B组试样选择的是K形斜坡口、1G焊接；110℃的预热温度，其道间的温度不能超过159℃。

厚度为60毫米的钢板，可以使用药芯焊丝保护焊工艺，焊丝使用的是DWA-55L作为填充金属。

对于坡口和焊接位置：对于A组试样需要使用X形斜坡口、3G焊接；对于B组试样需要使用单面斜坡口、3G来进行焊接。

将预热温度调整为72℃，其道间的温度不能超过146℃。

二、实验原理和实验过程（一）制备试样完成焊接后，对于CTOD试样可以采用机加工的方法来得到。

在本次实验中选择的试样是3点弯曲试样，其上有事先预制好的疲劳裂纹，焊缝的方向要和试样的长度方向保持相互间的垂直。

海洋装备材料断裂韧性检测与评估方法研究

海洋装备材料断裂韧性检测与评估方法研究引言：海洋装备材料的质量和性能对于海洋工程的安全运行至关重要。

在海洋环境下，装备材料容易受到海水侵蚀、压力变化和腐蚀等因素的影响，可能引起断裂。

因此，一种准确可靠的断裂韧性检测与评估方法对于海洋装备材料的研究和开发具有重要意义。

1. 断裂韧性概述断裂韧性是评价材料的抗断裂性能的重要指标之一。

它描述了材料在受力作用下，从无缺陷状态到破坏过程中所能吸收的能量。

一个具有较高韧性的材料在承受冲击或拉伸应力时能够更好地抵抗断裂，具有更好的机械性能和耐久性。

2. 海洋环境对材料断裂韧性的影响海洋环境下材料的断裂韧性受到各种因素的影响。

首先，海洋中的盐、水和氧化剂等因素会导致材料的腐蚀，降低材料的韧性。

其次，海洋深水环境中承受的压力变化会对材料的韧性产生影响。

此外，温度变化和海洋生物活动也可能加速材料的老化，影响其韧性。

3. 材料断裂韧性测试方法为了准确评估海洋装备材料的断裂韧性，科学家们开发了各种测试方法。

常见的测试方法包括冲击试验、拉伸试验和缺口冲击试验等。

a. 冲击试验：冲击试验是测量材料在冲击载荷下承受破坏的能力。

通过对材料施加冲击载荷，并计算材料在冲击过程中的吸能能力来评估材料的断裂韧性。

常用的测试方法包括冲击试验机和冲击试样。

b. 拉伸试验：拉伸试验是测量材料在拉伸载荷下的断裂行为。

通过测量材料在拉伸过程中的应力-应变曲线，并计算断裂韧性参数来评估材料的抗拉强度和韧性。

c. 缺口冲击试验：缺口冲击试验是测量带有缺口样品在受冲击载荷下破坏的能力。

该方法可以模拟实际应用条件下材料的断裂行为，更贴近实际使用环境。

4. 材料断裂韧性评估方法评估材料的断裂韧性通常需要确定材料的断裂参数，如断裂韧性指数和断裂韧性弹性模量等。

这些参数对于材料的设计和工程应用具有重要意义。

a. 断裂韧性指数：断裂韧性指数是用来评估材料在断裂过程中吸能能力的指标。

它可以通过断裂面的面积或弹塑性应变能来计算。

用裂纹尖端张开位移法评价焊接接头韧性

用裂纹尖端张开位移法评价焊接接头韧性苗张木1 军2 王志坚2蒋陶德馨1 李永信1 陈冰泉1 彭永春3(1 武汉理工大学交通学院; 2 深圳赤湾胜宝旺工程有限公司; 3 中国船级社)摘要用夏比 (ch a rp y ) 冲击试验值来评定焊接接头的韧性, 有一定的局限性, 而用裂纹尖端张开位移 (简称 C T OD ) 试验方法能较准确地评价焊接接头的韧性。

介绍了裂纹尖端张开位移的含义, C T O D 试验所用的主要设备及试验过程。

用 C T OD 试验方法对导管架焊接接头的韧性进行了评定。

试验结果表明: 用 C T OD 试验评价焊接接头韧性, 效果良好, C TO D 试验还可以作为焊接工艺认可试验, 也可用于评价不同焊接工艺的优劣。

关键词焊接接头韧性裂纹尖端张开位移0 引言性不足会造成失效, 但韧性过高也会使制造困难从而增加成本。

因而工程实践中要求将焊接接头的韧性控制在一个合理的范围内, 而要这样做, 首先要能够准确评价焊接接头的韧性。

评价焊接接头韧性的传统试验方法是夏比(C h a rp y ) 冲击试验。

但是夏比冲击韧性实际上是一个衡量焊接接头抗冲击能力的指标, 它不能全面反映焊接接头的真实韧性, 也不能解释焊接接头的失效机制, 更不能反映焊接残余应力、焊接接头几何尺寸约束等因素对韧性的影响。

因此, 用夏比冲击韧性值来评价焊接接头的韧性, 有明显的局限性。

随着断裂力学学科的发展, 已有一种裂纹尖端张开位移 ( 简称 C TO D ) 试验方法, 能较准确地评价焊接接头的韧性。

1991 年, 英国焊接研究所焊接是制造业的基础工艺与技术, 焊接结构是结构物的重要组成部分。

焊接技术和焊接结构广泛应用于经济建设的许多领域, 如航空航天、核能利用、高层建筑、船舶与海洋工程等等。

焊接接头是焊接结构的基本单元, 也是焊接结构强度和韧性的薄弱环节。

裂纹尖端张开位移(CTOD)允许值研究

裂纹尖端张开位移(CTOD)允许值研究摘要：现有规范对裂纹尖端张开位移(CTOD)允许值的描述，偏重于材料本身力学性能，一定程度上忽略了服役环境因素，致使CTOD允许值偏于保守。

通过对某项目EQ70(38 mm)系列用钢进行缺陷评估，发现如果考虑环境因素，其保守度会有所降低，由此提出环境CTOD允许值概念。

并基于欧盟“结构完整性评定方法”(SINTAP标准)，对CTOD允许值进一步分析，得出关于CTOD允许值的求解方法，并导出其定量计算式，为材料的验收和拒收提供了依据，具有一定的工程实践意义。

关键词：CTOD允许值; 保守度; 缺陷评估; SINTAP裂纹尖端张开位移(CTOD)表征的是缺陷材料裂纹尖端抵抗裂纹扩展的能力，这一判定指标可被用于材料弹性阶段、小范围屈服直至大范围屈服的各个阶段。

因此, CTOD值作为韧性参数，相比于理想弹塑性下的J积分与小范围屈服的夏比冲击功，有其独特的优势。

自20世纪以来，CTOD 作为材料的断裂韧度测试评判标准，已被广泛应用于各国工程领域中。

但是，很多规范只涉及到了CTOD试验准则及选择标准，对于CTOD允许值的问题则描述很少[1]。

CTOD允许值即结构所能容忍的CTOD最小值δmin，当测试结果大于或等于CTOD允许值时，认为材料的断裂韧度是合格的，反之，则不合格。

而且，大量工程实践表明，相关规范中给出的CTOD值非常保守，这违背了“合于使用”原则。

因此，笔者结合某项目EQ系列钢板缺陷失效评估的研究，对CTOD允许值问题提出了自己的见解，并导出了一个关于CTOD允许值的定量算式。

1 SINTAP原理以断裂力学为基础的SINTAP，对含缺陷结构的安全可靠性评估，主要有两种途径，即FAD和CDF。

CDF指的是裂纹推动力，通常用J积分来进行研究[2]。

由于本文以CTOD试验为依托，所以采用另一种途径FAD，即材料缺陷失效评定，如图1所示。

注：A为可接受区域；B为极限情况；C为不可接受区域。

UOE钢管焊接接头CTOD断裂韧性评定方法

UOE钢管焊接接头CTOD断裂韧性评定方法苗婷;苗张木;刘硕;曹能;马朝晖【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2012(000)012【摘要】根据英国标准BS7448,对UOE直缝埋弧焊管不同钢级管线钢焊接接头进行裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度测试.结合加拿大标准CSA Z662-07及挪威船级社规范NDV-OS-F101,在试样形式选择、缺口取样方向、后期金相检验等方面对断裂韧性评定方法加以完善.试验结果表明X70、X65级管线钢均具有良好韧性,符合规范NDV-OS-F101的要求.X70级管线钢焊接接头各区域韧性分布规律为：母材性能最好,焊缝次之,热影响区(HAZ)相对较差.X65级管线钢其HAZ的韧性优于母材和焊缝.其原因是：X65级钢母材含有一定气孔、夹杂,断口出现分层裂纹,导致CTOD结果分散性大.另外,X65焊缝组织为混晶组织分布不均,含有大量M-A脆性组织物,导致韧性下降.该评定结果为海底管线钢制造工艺改进提供了依据,也为海洋工程结构安全性评估奠定了基础.【总页数】26页(P1468-1493)【作者】苗婷;苗张木;刘硕;曹能;马朝晖【作者单位】武汉理工大学交通学院, 武汉430063;武汉理工大学交通学院, 武汉430063;宝山钢铁股份有限公司研究院(技术中心), 上海201900;宝山钢铁股份有限公司研究院(技术中心), 上海201900;宝山钢铁股份有限公司研究院(技术中心), 上海201900【正文语种】中文【中图分类】TG142.1【相关文献】1.超高强钢焊接接头CTOD评定的概率方法 [J], 冷晓畅;陈刚;马涛;刘占国;苗张木2.双焊炬自动焊焊接接头CTOD断裂韧性试验研究 [J], 方总涛;李春润;牛虎理;胡艳华3.X70M管线钢焊接接头CTOD断裂韧性研究 [J], 倪子涵;曹能;储双杰;刘硕4.郑—CTOD断裂韧性试验在低温钢焊接接头的研究 [J], 杨健;陈真5.结构钢厚板焊接接头CTOD断裂韧性试验与分析 [J], 舒欣欣; 孙紫麾; 顾天宝; 史晓建; 韦生; 白鲲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

应用夏比试验基于概率分布确定船用钢断裂韧性的设计

应用夏比试验基于概率分布确定船用钢断裂韧性的设计周芸、黄一教授（大连理工大学船舶与海洋工程专业，大连 116024）摘要：用断裂韧性试验来测量船用钢的韧性值有着试验难度大、费用高的缺点，而金属材料的夏比试验作为材料韧性评价的手段有着很好的可操作性和经济性，本文研究了夏比试验结果和断裂韧性两者之间的关系，讨论了应用这一简单试验在概率分布的基础上建立两者之间的映射，并运用神经网络这一现代数学方法加以拟合，最终得到两者之间的可用于工程的定量关系，并建立软件界面。

关键词：断裂韧性夏比试验概率分布神经网络引言自从第二次世界大战以来，高强度钢已广泛的应用于许多大型焊接结构中，由于焊接技术的发展，建造了许多大型焊接结构物。

结果是重大事故明显增多，尽管这些结构物都是满足传统的设计要求，满足各种设计规范的要求。

这种破坏往往是在低应力水平下突然发生的脆性断裂，在发生之前没有预兆，所以会造成灾难性的破坏。

经过大量的调查研究发现，舰船灾难性事故的发生，与船体结构防断能力不足，钢板或焊接接头韧性差有密切关系。

所以建立船体钢韧性指标，成为船体钢防断研究的重点和难点，对于船用钢板及焊接接头部分破坏韧性值的评价和掌握也成为越来越重要的课题。

以往断裂韧性值的测量大多使用的是断裂韧性试验。

断裂韧性试验是建立在严格的断裂力学基础上，通过断裂判据，可将材料的断裂韧性与外加应力、构建的缺陷大小与形状紧密联系起来。

因此，把K Ic值直接应用于设计，选材和质量控制等更具有合理性。

但断裂韧性试验方法复杂，试验费用也高，对大多数应用单位来讲，做试验比较困难。

夏比冲击试验作为材料韧性评价的手段,很早就在工业上被采用[1] ,由于它具有试样小、用料少、易加工、试验操作简便和费用低等优点,在科研和生产中得到了广泛应用。

其试验所得的韧性参数(吸收功vET 、转变温度vTre 等) 常作为验收材料、结构部件或产品的考核指标。

因此，多年来人们建立了一些断裂韧性与夏比冲击能间的数量关系[2]。

结构钢材基于CTOD的裂纹扩展阻力曲线的低温试验研究

结构钢材基于CTOD的裂纹扩展阻力曲线的低温试验研究王元清;武延民;石永久;江见鲸
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2005(000)004
【摘要】裂纹尖端张开位移(CTOD)是材料断裂分析的重要判据指标.在钢材韧性较好的时候,随着裂纹的扩展,构件的承载力也会有所提高,说明随着裂纹扩展,裂纹尖端的断裂韧度有所升高.裂尖断裂韧度与裂纹扩展量的关系曲线称为裂纹扩展阻力曲线.裂纹扩展阻力曲线反映了构件断裂过程与构件的断裂模式、承载力的有关系.本文根据结构钢材低温断裂试验的结果,分析了常用结构钢材的低温条件下基于CTOD指标的裂纹扩展阻力曲线,试验结果可为钢结构断裂设计提供依据.
【总页数】3页(P5-7)
【作者】王元清;武延民;石永久;江见鲸
【作者单位】清华大学土木工程系,结构和振动教育部重点实验室,北京,100084;清华大学土木工程系,结构和振动教育部重点实验室,北京,100084;清华大学土木工程系,结构和振动教育部重点实验室,北京,100084;清华大学土木工程系,结构和振动教育部重点实验室,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】TU391
【相关文献】
1.基于拘束的X80钢裂纹扩展阻力曲线构建 [J], 贾鹏宇;荆洪阳;徐连勇;韦晨
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3.基于Matlab GUI的CTOD阻力曲线和启裂韧度实验研究 [J], 李萧彤;苏洪英;刘仁东;林利;陆晓锋;吕冬
4.冲击作用下核用Q390D钢的裂纹扩展阻力曲线研究 [J], 石媛媛
5.温度对结构钢材裂纹尖端张开位移(CTOD)的影响分析 [J], 王元清;武延民;石永久;江见鲸
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