ИСПЫТАНИЯ МЕТАЛЛА В ЗОНЕ СПЛАВЛЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ПОКАЗАТЕЛЯ КРИТИЧЕСКОГО РАСКРЫТИЯ В ВЕРШИНЕ ТРЕЩИНЫ (CTOD)

摘要

Представлены результаты испытаний на трещиностойкость, исследований и численного моделирования разрушения металла в зоне сплавления продольных сварных соединений труб класса прочности К60 размером 1420 * 25,8 мм. Показано, что при малых отклонениях фронта усталостной трещины от нормированного положения могут быть получены как низкие, так и высокие значения критического раскрытия в ее вершине. Выявлена зависимость этих значений от протяженности участка с вязким типом разрушения на изломе в зоне страгивания трещины. На основании анализа полученных данных по твердости и микроструктуре металла вдоль фронта усталостной трещины установлено, что характер разрушения и результаты испытаний определяются не только структурой металла в зоне термического влияния, но и наличием/отсутствием между сварными швами участка со структурой основного металла трубы. Показано различие в положении надреза и участков металла с разным структурным состоянием в зоне термического влияния при испытаниях образцов на ударный изгиб и трещиностойкость. Посредством численного моделирования зарождения и распространения трещины определено влияние геометрии фронта усталостной трещины на критический параметр трещиностойкости и описаны этапы распространения трещин в образцах. На кривых зависимости коэффициента интенсивности напряжений от геометрии трещины обнаружены экстремумы, в которых значение функции превышает среднее в 1,5 раза и более. Этот факт существенно влияет на сценарий развития трещины. Согласно результатам численного исследования, испытания на трещиностойкость охватывают не более 7 % от толщины стенки трубы, а их экстраполяция на всю толщину материала некорректна в связи с естественной неоднородностью структуры металла. Определен характер напряженного состояния остаточной части образца. Сделан вывод о нерациональности применения испытаний на трещиностойкость металла в зоне сплавления как сдаточных для труб большого диаметра.