基于裂纹尖端塑性区参量的SE(T)试样的拘束度研究

夏聪聪，赵洋洋，戴联双，龚宝明，邓彩艳，王东坡

(1.天津大学,天津市现代连接技术重点实验室,天津 300072；2.国家石油天然气管网集团有限公司,北京 100020)

0 序言

油气管道运输作为一种经济、安全以及高效的运输手段，在近年内取得了巨大的成功.管道在服役过程中会受到复杂地质条件、安装施工和实际运营等因素的影响而产生1%～ 3%的名义轴向应变[1].如果管道的环焊缝不能承受安装和服役时环境所产生的应变，管道就会发生泄漏或破裂.为了保证管道，尤其是环焊缝的结构完整性，需要对其进行工程临界评估(engineering critical assessment，ECA)，但是现有基于应力的断裂评估方法基本上只能用于处理小变形范围内的结构完整性评估，对于管道铺设过程中发生的相对较大的变形往往得到极其保守的评估结果，导致经济成本大幅上升[2].

基于应变设计的大变形管道进行ECA 评估时，目前主要基于断裂力学的BS 7910 和DNVGLRP-F108 等国际标准以及相关行业标准如CRES、ExxonMobil 标准[2].这些标准要求针对特定的材料和构件形式，需要精确测定其断裂韧性(裂纹扩展阻力)和裂纹扩展驱动力.如BS 7910 Annex V 建议采用通过拘束修正的断裂韧性进行评估[3]，DNVGL-RP-F108 则建议直接采用单边缺口拉伸试验确定的断裂韧性值作为输入而不再进行拘束修正或通过拘束修正的断裂韧性[4].因此，拘束及对应的修正方法对断裂韧性的影响在基于应变的管道评估中是一个必要因素.

相对于采用传统的SENB 和CT 试样确定的平面应变条件下的断裂韧……