基于裂紋尖端塑性區參量的SE(T)試樣的拘束度研究

夏聰聰，趙洋洋，戴聯雙，龔寶明，鄧彩艷，王東坡

(1.天津大學,天津市現代連接技術重點實驗室,天津 300072；2.國家石油天然氣管網集團有限公司,北京 100020)

0 序言

油氣管道運輸作為一種經濟、安全以及高效的運輸手段，在近年內取得了巨大的成功.管道在服役過程中會受到復雜地質條件、安裝施工和實際運營等因素的影響而產生1%～ 3%的名義軸向應變[1].如果管道的環焊縫不能承受安裝和服役時環境所產生的應變，管道就會發生泄漏或破裂.為了保證管道，尤其是環焊縫的結構完整性，需要對其進行工程臨界評估(engineering critical assessment，ECA)，但是現有基于應力的斷裂評估方法基本上只能用于處理小變形范圍內的結構完整性評估，對于管道鋪設過程中發生的相對較大的變形往往得到極其保守的評估結果，導致經濟成本大幅上升[2].

基于應變設計的大變形管道進行ECA 評估時，目前主要基于斷裂力學的BS 7910 和DNVGLRP-F108 等國際標準以及相關行業標準如CRES、ExxonMobil 標準[2].這些標準要求針對特定的材料和構件形式，需要精確測定其斷裂韌性(裂紋擴展阻力)和裂紋擴展驅動力.如BS 7910 Annex V 建議采用通過拘束修正的斷裂韌性進行評估[3]，DNVGL-RP-F108 則建議直接采用單邊缺口拉伸試驗確定的斷裂韌性值作為輸入而不再進行拘束修正或通過拘束修正的斷裂韌性[4].因此，拘束及對應的修正方法對斷裂韌性的影響在基于應變的管道評估中是一個必要因素.

相對于采用傳統的SENB 和CT 試樣確定的平面應變條件下的斷裂韌……