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日志

再说裂纹的良性与恶性

热度 51已有 1398 次阅读2014-4-9 11:28

    实际上,有一门科学是专门研究裂纹是良性的或是恶性的,换句话说,就是研究裂纹扩展和结构失效的,这就是断裂力学。

    断裂力学的任务是:求得各类材料的断裂韧度;确定物体在给定外力作用下是否发生断裂,即建立断裂准则;研究载荷作用过程中裂纹扩展规律;研究在腐蚀环境和应力同时作用下物体的断裂(即应力腐蚀)问题。断裂力学具体研究内容包括:1、裂纹的起裂条件。2裂纹在外部载荷和(或)其他因素作用下的扩展过程。3、裂纹扩展到什么程度结构会发生断裂。4、在一定荷载下,可允许结构含有多大裂纹;以及在结构裂纹和结构工作条件一定的情况下,结构还有多长的寿命,等等。

    作为现代工程科学的重要分支,断裂力学内涵丰富,外延广博,复杂深奥,许多专家学者穷其一生精力遨游其中,尚不能洞悉全部,要无损检测人员精通此项技术几乎不可能。

    虽然断裂力学研究已有近百年,但由于应用对象的复杂性和多样性,也由于一旦失误,后果不堪设想,不得不谨慎从事,其实际应用仍是困难重重:目前国外和国内均只完成了针对静设备低周疲劳的安全评定标准【例如欧洲的结构完整性评定方法SINTAP美国石油学会标准API 579;中国标准GB/T 19624】,至于动设备,例如轴或齿轮的安全评定标准,据我所知,目前还没有。

    我这里讲断裂力学深奥复杂不好用,并不是排斥或拒绝它。恰恰相反,我的体会是:无损检测工作者想要提高自己的能力水平,了解一些断裂力学的基本知识和概念非常必要!而且,在掌握断裂力学知识后,无损检测人员在安全评定方面就有了自己的优势,因为对缺陷的性质、形态、尺寸,以及测量精度的把握,无损检测专业人员比断裂力学专业人员更清楚。

    讲两个我经历的缺陷安全评定的事。

    一个是上一篇博文中我谈到的故事。在架空的不锈钢管道外壁母材上出现一些裂纹,长度较大,深度较浅,方向无规律。老外问我:裂纹为什么会这样?我的回答是:裂纹应该是由应力腐蚀产生的,腐蚀介质是被氯离子或硫离子污染的露水,而应力则来自材料表面的残余应力。由于残余拉应力只存在于表面,因此裂纹的深度到1-2mm后就没有继续往深度方向发展,而仅仅向长度方向发展。这样的裂纹虽然有一定危险性,但恶性程度不算大,不会快速裂穿导致泄漏。

    第二个是Y公司从国外进口的价值数千万的两台钛管冷凝器,其外壳采用的是低合金钢。检验中发现筒体与管板连接的焊缝不合格,整圈都是缺陷,包括未熔合、未焊透和夹渣等。因为现场返修没有可能性,Y公司先是请一高校单位做缺陷评定计算,然后召开专家会议进行评审。评审会上专家们看了计算结果,又看了无损检测报告和底片,觉得安全裕度不大,意见不一致。我在会上提的一条意见改变了气氛:缺陷评定计算的条件与实际是不符的,请注意该容器的特殊情况:由于钛的热膨胀比低合金钢小,在200多度的工作温度下,焊缝承受的不是拉应力,而是压应力——数千根钛管紧紧拉住管板限制筒体沿长度方向的膨胀。该环焊缝中的缺陷不会扩展,更不会导致环焊缝断裂。因此该容器投入使用可以保证安全。

    安全评定要考虑所有的因素。我估计到如此多如此大的缺陷,按照规范计算的评定结果不一定得到大家认可,同时注意到了钛的热膨胀比钢小将改变焊缝应力的情况,在会前仔细做了功课,这样才能提出使大家放心释怀的意见。


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发表评论 评论 (9 个评论)

回复 liuhonghui 2014-4-9 21:24
GB151固定管板换热器最后一道环缝焊缝系数取0.6,允许不拍片的
回复 强天鹏 2014-4-9 22:49
liuhonghui: GB151固定管板换热器最后一道环缝焊缝系数取0.6,允许不拍片的
两道环缝组对得均不好,均存在大量焊接缺陷,严重不合格。
回复 阿黃 2014-4-10 09:07
強總完全說出了我的心裡話,無損檢測人員想精通斷裂力學是不可能的,但是我們主動去學習這方面的基本常識是完全可以做到,只要有一些「小小常識」就可以解決很多問題了,現實工作中往往是越簡單的方法越有效。
不要把自己局限在檢測範疇。
回复 gqking1982 2014-4-11 08:34
理化检验和无损检验有机结合是条捷径,但熊掌和鱼都要得就是失效分析目前的瓶颈,理化检验要破坏(或者微损伤)工件,无损检测只能提供缺陷的性质、形态、尺寸信息,不能准确判定裂纹的发展方向,各位专家精英们,我们什么时候能研制出无损监测金相组织定量分析仪器设备?
回复 naizhi 2014-4-11 10:07
都是先天不足造成的
回复 hubertert 2014-5-4 14:07
学习了
回复 吕文鹏 2014-8-20 11:19
点睛之笔
回复 尖尖角 2014-10-18 18:30
学习分享了!谢谢
回复 liuguangjun 2014-11-5 21:26
谢谢!

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