海上結(jié)構(gòu)用改良韌性的碳錳鋼板規(guī)范

中海石油研究中心開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)院。

侯靜、于春潔等。

只有少數(shù)工作零件才承受缺口試棒沖擊試驗(yàn)中所特有的那種強(qiáng)大的沖擊條件。另外，截面尺寸也影響缺口的韌性值。根據(jù)這些理由，缺口韌性試驗(yàn)結(jié)果，不總是與工作條件有對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且不能直接用于工程設(shè)計(jì)。只有在與特定的構(gòu)件，在特定的工作條件下有對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，缺口的韌性值才對(duì)設(shè)計(jì)有用。例如，許多機(jī)器的鋼零件，在極冷的條件下成功地轉(zhuǎn)動(dòng)，并不需要對(duì)缺口的韌性值，或產(chǎn)生韌-脆轉(zhuǎn)變的溫度，作特殊的考慮。當(dāng)最大剪應(yīng)力接近于最大的主拉應(yīng)力時(shí)，如像在中等程度的應(yīng)變速度和溫度條件下做扭轉(zhuǎn)或簡(jiǎn)單的拉伸試驗(yàn)?zāi)菢?，可以使用轉(zhuǎn)變溫度較高的鋼種。應(yīng)力集中和應(yīng)變率高以及工作溫度又低的地方，必須選用轉(zhuǎn)變溫度低的鋼種。

已有許多研究人員用各種不同的方法試驗(yàn)了鋼材的缺口韌性。下表列出了用于評(píng)定缺口韌性的典型方法，大體可分成四類：

1．小試件的沖擊試驗(yàn)；

2．小試件的靜載試驗(yàn)，

3．焊件動(dòng)載斷裂試驗(yàn)；

4．寬板拉伸試驗(yàn)。

有些研究所的試驗(yàn)重點(diǎn)在研究解理裂紋的起裂，而另外一些則放在阻止解理裂紋的擴(kuò)展。但幾乎所有的試驗(yàn)都包含這樣的內(nèi)容，即試樣開(kāi)有缺口并在試驗(yàn)溫度降低時(shí)觀察其脆性行為。既然每一種試驗(yàn)側(cè)重于脆性斷裂過(guò)程的不同特征，則用不同的方法去評(píng)定材料阻止解理斷裂的能力就不足為奇了。這些試驗(yàn)幾乎總能確定一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度，低于這個(gè)轉(zhuǎn)變溫度在試驗(yàn)條件下就會(huì)發(fā)生解理斷裂。

下面僅介紹一種試驗(yàn)原理——小試樣的擺錘沖擊試驗(yàn)

試驗(yàn)的原理是將試樣置于擺錘沖擊刃所經(jīng)路徑的最低點(diǎn)處。開(kāi)始時(shí)將擺錘提到某一高度然后釋放，擺錘就橫擊試樣并使之?dāng)嗔选４藭r(shí)擺錘繼續(xù)前進(jìn)，并升至試樣另一邊的某一高度（小于初始的高度），兩個(gè)高度之差乘以擺錘的質(zhì)量就相當(dāng)于試樣斷裂時(shí)所吸收的能量。斷口表面的現(xiàn)象（晶狀斷面百分率）和試樣的變形情況對(duì)評(píng)價(jià)斷口的脆性提供了補(bǔ)充線索。

一般是在不同溫度下對(duì)一系列試樣進(jìn)行這類試驗(yàn)，以考察溫度對(duì)其它變數(shù)的影響。

通常采用兩種試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。在艾索德（Izod）試驗(yàn)機(jī)中，試樣夾在虎鉗內(nèi)，成為懸臂粱伸入擺錘所經(jīng)路徑中。因試樣及虎鉗須同時(shí)保持所要求的試驗(yàn)溫度，故控制溫度比較困難。這種裝置不如卻貝（Charpy）試驗(yàn)機(jī)好，目前很少使用。