一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法技术

本发明专利技术涉及一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法，将耐热钢样品切割为不同厚度的耐热钢片；在耐热钢片的一侧加工切口，获得切口耐热钢片；在设定温度下，获得切口耐热钢片的载荷

【技术实现步骤摘要】
一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法


[0001]本专利技术涉及钢检测
，特别是涉及一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法。

技术介绍

[0002]中国的火电机组建设一直朝着高参数、大容量方向发展，随之带来的是对HR3C等高性能耐热钢的使用量在逐年增加。然而，大量的研究表明，HR3C钢随着服役时间的增加，韧性会快速下降，由此引发了不少HR3C炉管的早期失效事故。如何测算出服役态的HR3C钢的平面断裂韧性，以评估其裂纹状态是否会对安全运行带来重要影响，已经受到业界专家的关注。
[0003]材料抵抗裂纹扩展断裂能力大小的韧性性能称为断裂韧性，用于表征材料阻止裂纹扩展的能力，在断裂力学领域已得到广泛应用。最主要的判据为K判据，包括应力场强度因子KⅠ和断裂韧性KⅠC
两个指标。裂纹体受力时，当KⅠ≥KⅠC
时，就会发生脆性断裂，反之则不会。KⅠ主要取决于裂纹的形态和深度。KⅠC
是材料的力学性能指标之一，主要取决于材料的成分、组织等内在因素，与应力、裂纹等外在因素无关，对HR3C钢而言主要取决于其组织结构。准确测算出HR3C钢的KⅠC
是评估其炉管安全运行的重要因素。
[0004]根据GB/T 4161-2007及GB/T 21143-2007标准的要求，用于测量断裂韧性KⅠC
试样的尺寸满足厚度大于45mm的条件要求，而实际使用的HR3C耐热钢管的壁厚一般小于20mm，不能符合上述尺寸。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法，提高了钢的平面应变断裂韧性的检测准确性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法，包括：
[0008]将耐热钢样品切割为不同厚度的耐热钢片；
[0009]在所述耐热钢片的一侧加工切口，获得切口耐热钢片；
[0010]在设定温度下，获得所述切口耐热钢片的载荷-位移曲线；
[0011]根据所述载荷-位移曲线，获得所述切口耐热钢片的临界裂纹失稳扩展时的载荷；
[0012]根据所述载荷获得所述切口耐热钢片的断裂韧性；
[0013]将所述切口耐热钢片的厚度和断裂韧性进行拟合，获得所述切口耐热钢片的厚度、所述切口耐热钢片的断裂韧性和所述耐热钢样品的切口断裂韧性值的关系式；
[0014]根据所述关系式获得所述耐热钢样品的切口断裂韧性值；
[0015]根据所述耐热钢样品的切口断裂韧性值确定所述耐热钢样品的平面应变断裂韧性。
[0016]可选地，所述耐热钢样品为HR3C耐热钢管。
[0017]可选地，所述将耐热钢样品切割为不同厚度的耐热钢片，具体包括：
[0018]将所述HR3C耐热钢管轴向切割为不同厚度的耐热钢片。
[0019]可选地，所述耐热钢片为长方体，所述耐热钢片的厚度为B，宽度为W，长度为L，其中，W＝2B，L＝4.2W。
[0020]可选地，所述获得所述切口耐热钢片的载荷-位移曲线，具体包括：
[0021]对所述切口耐热钢片进行三点抗弯试验，获得所述切口耐热钢片的载荷-位移曲线。
[0022]可选地，所述在所述耐热钢片的一侧加工切口，获得切口耐热钢片，具体包括：
[0023]通过设定直径的金属丝在所述耐热钢片的一侧加工切口，获得切口耐热钢片。
[0024]可选地，所述根据所述载荷-位移曲线，获得所述切口耐热钢片的临界裂纹失稳扩展时的载荷，具体包括：
[0025]对所述载荷-位移曲线采用5％正割法作图获得所述切口耐热钢片的临界裂纹失稳扩展时的载荷。
[0026]可选地，所述根据所述载荷获得所述切口耐热钢片的断裂韧性，具体包括：
[0027]所述断裂韧性的计算公式为:其中，K
Q
表示断裂韧性，S表示所述切口耐热钢片的跨距，S＝4W，a表示所述切口耐热钢片的切口长度，表示所述切口耐热钢片的切口长度和所述切口耐热钢片宽度之间的函数关系式，
[0028]可选地，所述切口耐热钢片的厚度、所述切口耐热钢片的断裂韧性和所述耐热钢样品的切口断裂韧性值的关系式为其中，K
IC,n
表示所述断裂韧性值，C0为拟合系数。
[0029]可选地，所述根据所述耐热钢样品的切口断裂韧性值确定所述耐热钢样品的平面应变断裂韧性，具体包括：
[0030]根据公式计算所述平面应变断裂韧性，其中，ρ
n
表示所述切口的曲率半径，λ表示所述耐热钢样品的析出相的平均间距，K
IC
表示所述平面应变断裂韧性。
[0031]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0032]本专利技术公开了一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法，将耐热钢样品切割为不同厚度的耐热钢片；在所述耐热钢片的一侧加工切口，获得切口耐热钢片；在设定温度下，获得所述切口耐热钢片的载荷-位移曲线；根据所述载荷-位移曲线，获得所述切口耐热钢片的临界裂纹失稳扩展时的载荷；根据所述载荷获得所述切口耐热钢片的断裂韧性；将所述切口耐热钢片的厚度和断裂韧性进行拟合，获得所述切口耐热钢片的厚度、所述切口耐热钢片的断裂韧性和所述耐热钢样品的切口断裂韧性值的关系式；根据所述关系式获得所述
耐热钢样品的切口断裂韧性值；根据所述耐热钢样品的切口断裂韧性值确定所述耐热钢样品的平面应变断裂韧性。通过将耐热钢样品切割为不同厚度的耐热钢片，从而实现了小厚度的耐热钢平面应变断裂韧性检测的准确性，从而提高了耐热钢的生产安全性。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术实施例一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法流程示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例HR3C耐热钢三点弯曲试样尺寸示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例供货态HR3C耐热钢试样K
Q
2与B-1
的线性拟合关系示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例服役态HR3C耐热钢试样K
Q
2与B-1
的线性拟合关系示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]本专利技术的目的是提供一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法，提高了钢的平面应变断裂韧性的检测准确性。
[0040]为使本专利技术的上述目的、特征和优点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢的平面应变断裂韧性的确定方法，其特征在于，所述方法包括：将耐热钢样品切割为不同厚度的耐热钢片；在所述耐热钢片的一侧加工切口，获得切口耐热钢片；在设定温度下，获得所述切口耐热钢片的载荷-位移曲线；根据所述载荷-位移曲线，获得所述切口耐热钢片的临界裂纹失稳扩展时的载荷；根据所述载荷获得所述切口耐热钢片的断裂韧性；将所述切口耐热钢片的厚度和断裂韧性进行拟合，获得所述切口耐热钢片的厚度、所述切口耐热钢片的断裂韧性和所述耐热钢样品的切口断裂韧性值的关系式；根据所述关系式获得所述耐热钢样品的切口断裂韧性值；根据所述耐热钢样品的切口断裂韧性值确定所述耐热钢样品的平面应变断裂韧性。2.根据权利要求1所述的钢的平面应变断裂韧性的确定方法，其特征在于，所述耐热钢样品为HR3C耐热钢管。3.根据权利要求2所述的钢的平面应变断裂韧性的确定方法，其特征在于，所述将耐热钢样品切割为不同厚度的耐热钢片，具体包括：将所述HR3C耐热钢管轴向切割为不同厚度的耐热钢片。4.根据权利要求1所述的钢的平面应变断裂韧性的确定方法，其特征在于，所述耐热钢片为长方体，所述耐热钢片的厚度为B，宽度为W，长度为L，其中，W＝2B，L＝4.2W。5.根据权利要求4所述的钢的平面应变断裂韧性的确定方法，其特征在于，所述获得所述切口耐热钢片的载荷-位移曲线，具体包括：对所述切口耐热钢片进行三点抗弯试验，获得所述切口耐热钢片的载荷-位移曲线。6.根据权利要求1所述的钢的平面应变断裂韧性的确定方法，其特征在于，所述在所述耐热钢片的一侧加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：王若民，方振邦，杨娴，孔明，缪春辉，陈国宏，陈欢，张健，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：