某低合金钢及焊缝金属失效分析及安全评定

作     者：王玉珍 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘瑞堂

授予年度：2005年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：含缺陷结构 失效评定 R6方法 SC图 临界裂纹尺寸 失效模式 

摘      要：海船属于全焊接构件，受焊接工艺的影响，焊缝中难免会存在缺陷，这些缺陷增加了构件的脆性倾向，容易导致脆断的发生。另外在实际服役条件下，海船还不可避免地会受到海浪冲击等动载的作用，而高载荷速率又会提高结构钢的缺陷敏感性，使得韧一脆转变温度向高温推移，这对构件的安全服役十分不利。 断裂力学的快速发展为含缺陷结构的安全评定奠定了理论基础，推动了合于使用原则的发展和应用。在已建立的用于焊接结构的验收标准中，R6是典型的采用J准则和失效评定图FAD(failure assessment diagram)技术的评定方法。本文即采用有缺陷完整性评定方法对某船体钢和焊缝金属在静载和动载下的安全性进行了评定，并根据ASME IWB-3650标准提供的SC图评定结构的失效模式，得到了如下的结论：静载条件下，907A钢与其焊缝金属具有相近的抗断性能，二者均具有足够的承载能力，二者的失效模式表现为塑性变形失效或弹塑性断裂失效，有足够的塑性、韧性储备和满意的安全裕度;动载条件下，907A钢(母材)仍表现有足够的承载能力，其失效模式表现为弹塑性断裂模式，有足够的塑性储备和满意的安全裕度，而焊缝金属的承载能力却严重丧失，失效模式转变为脆性断裂形式，表现出对动载的不适应性;当载荷速率由K=10 MPam/s提高到K=10 MPam/s之后，907A钢及焊缝金属的失效点对应的SC值都有明显的提高，对于母材来说，SC值随载荷速率提高而升高，表明弹塑性断裂中的塑性变形量的降低，尚未出现脆性断裂模式，而对于焊缝金属，SC值随载荷速率的提高而升高，则表明断裂模式由弹塑性断裂转变为脆性断裂，这当然应成为我们密切关注的问题。