天然气高压气瓶检验周期内允许裂纹尺寸的研究

摘要

该文重点研究了高压天然气气瓶用钢在硫化氢腐蚀介质中临界应力强度因子K<,ISCC>,静载荷作用下硫化氢腐蚀介质中裂纹扩展速率da/dt和腐蚀疲劳裂纹扩展da/dN,为评定含有缺陷的高压天然气容器的安全性及气瓶检测标准的制定提供了实验依据.该文采用螺栓加载法,对改进型WOL试件进行了两种浓度硫化氢介质中临界应力强度因子K<,ISCC>的试验.在此试验前,首先进行了空气中应力强度因子的试验,为K<,ISCC>试验确定加载等级提供依据.确定da/dt关键是要测出每一瞬时的裂纹长度.由于腐蚀介质的存在,试件表面裂纹往往不易辩识清楚,而且表面裂纹同内部裂纹值又经常不一致,此外,每次测量时都要把试件从腐蚀溶液中取出,操作极不方便,特别是硫化氢有毒,经常取出放入几乎不可能.为了克服这一缺点,该试验采用了柔度法,并且采用计算机自动采集的方法,克服了在腐蚀溶液中用目测或用显微镜定期监测的困难,得到了在硫化氢腐蚀介质中裂纹扩展速率da/dt.确定硫化氢环境下低周腐蚀疲劳裂纹扩展速率、首次在H<,2>S环境中采用0.0067Hz的超低试验频率是该课题的一个创新点.该试验具有两大难点:一是恶劣的硫化氢腐蚀环境,二是在较低频率的循环载荷下长时间工作.该文对实验室旧式1-5-2试验机进行改造,并自行设计了测定疲劳裂纹扩展速率装置.该文应用断裂力学方法,在恒定的疲劳载荷谱作用下,利用计算机的自动采集系统,时时采集载荷及位移,用柔度方程求解试样每瞬时裂纹长度,克服了表面直读法在腐蚀环境中不易观测裂纹长度的缺点,最终得到腐蚀疲劳裂纹扩展速率da/dN.该试验腐蚀溶液除了采用常规的NACE推荐的饱和硫化氢溶液(2000×10<'-6>)外,还根据EFC的No.16号公报

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1课题背景

1.2应力腐蚀在国内外研究历史

1.3本课题研究的目的和意义

1.4本文研究思路

1.5本文主要研究工作

1.6本文结构

第2章硫化氢腐蚀环境中临界应力强度因子KISCC

2.1 KISCC的确定原理

2.2试验方案

2.2.1试件形式

2.2.2腐蚀溶液

2.2.3试验过程

2.3试验结果

2.4讨论

2.5本章小结

第3章硫化氢腐蚀环境中裂纹扩展速率da/dt

3.1裂纹测量方法

3.2确定da/dt的基本原理

3.3试验

3.3.1试件和腐蚀介质

3.3.2试验过程

3.3.3试验结果

3.4讨论

3.5本章小结

第4章硫化氢腐蚀环境中疲劳裂纹扩展速率da/dN

4.1da/dN确定原理及特点

4.1.1确定原理

4.1.2试验特点

4.2本试验的难点及问题的解决

4.3试验

4.3.1试件和腐蚀介质

4.3.2试验过程

4.3.3试验结果

4.4讨论

4.5本章小结

第5章最大允许裂纹尺寸的确定

5.1用概率统计法确定临界应力强度因子

5.2用概率统计法确定疲劳裂纹扩展速率

5.3当量临界裂纹尺寸的确定

5.4初始允许裂纹尺寸的确定

5.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢