?? 国外工业发达的国家,由于管道工作者对脆性断裂已经有了较为深刻的认识,选材时,对管材提出恰当的技术要求和采取了一些其它技术措施,再加上由于冶金工业的进步,管材可以满足管道工作者提出的技术要求,故十多年来,脆性断裂事故已减到很少了。我国管道工业发展得较晚,大多数管道工作者对管道的断裂力学分析还所知不多, 故而七十年代以后,还发生过多起管道脆性断裂事故。如果我们不掌握这些知识,就会重复国外管道工业发达国家早期出现的管道脆性断裂事故。
??? 一、脆性断裂特征及止裂速度判据
(一)管材的冲击韧性与温度的关系
见图2-5-1,该图为某厂X60钢管夏氏冲击能和断口的剪切面积与温度的关系。
由图2-5-1(a)看出,在某一温度(在图中约为-40℃)以上材料的夏比冲击能(Charpy V Energy)基本上是不变的,但低于此温度时,冲击能迅速下降,这一由韧性开始向脆性转变的温度称为管材的韧脆转变温度,或简称为转变温度。当温度达到转变温度以后,继续下降时,冲击能继续降低,至某一值时,冲击能又大体保持衡定了,由图看出,此时冲击能已很低了。
从冲击试验的试样的断口看,由两部分组成,一为解理断裂部分(cleaVage region) 另一为剪切断裂部分(shear region)。断面对于断裂的阻力几乎全部是由剪切断面提供的,所以剪切面积在整个断面上所占的百分比越大,则材料对断裂的阻力越大(剪切面积英文称为:Shear Area,简写为S.A,下同),亦即冲击能越大。请参看图(b),由图看出,在转变温度以上时(图中约为-40℃)剪切面积为100%,随着温度下降S.A逐渐减小,至S.A%=0时,则全部断口均为解理断口,此时夏比冲击能接近于零。
剪切断面一般为斜断口,表苗暗淡,呈纤维状,解理断面一般为平断口,表面有光亮晶粒状物,二者是很容易由形状上区分的。为了便于工作,在工程上常用断口上剪切面积百分比的值来定义转变温度,这种转变温度又称为断裂形貌转变温度(Fracture Appearance Transition Temperature缩写为FATT,下同)。
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