富氢环境下管道钢的腐蚀疲劳裂纹扩展模型

作者：李修波; 余建星; 王华昆; 于国友

来源：热加工工艺, 2019, 48(10): 87-101.

DOI：10.14158/j.cnki.1001-3814.2019.10.021

• 腐蚀疲劳裂纹扩展
• 氢脆
• 弱键理论
• 局部塑变理论
• 管道钢

基于腐蚀疲劳裂纹扩展的基本假设,结合氢的弱键理论和局部塑变理论,对处于富氢(氢气)环境下的管道钢提出了氢脆-钝化-断裂模型。推导得出氢脆型腐蚀疲劳裂纹扩展(HE-CFCP)具有明显应力腐蚀准平台开始的转变应力强度因子(Ktran)表达式。考虑了临界断裂强度因子(Kc)对裂纹扩展的影响,提出了HE-CFCP的亚临界断裂强度因子(Ksc)的概念,并将其作为HE-CFCP准平台结束的应力强度因子。通过比较Ktran和Ksc大小,将(Ksc-Ktran)的差值作为衡量由应力强度因子控制的HE-CFCP准平台发生及准平台区间长度的评价标准。通过对已有管道钢的CFCP实验数据分析,考虑氢致损伤和断裂强度因子的影响,将HE-CFCP曲线划分为四个区域:I-近门槛区域;II-I-Paris区域;II-II-氢完全控制区域;III-快速扩展区域。最后分析了氢致损伤对Paris区域和氢完全控制区域的影响。研究表明:基于裂纹扩展动力学规律导出的裂纹扩展速率表达式对描述HE-CFCP具有较好的通用性。

• 单位
  天津大学; 水利工程仿真与安全国家重点实验室