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压力容器广泛应用于工业生产和人们的日常生活中,且使用数量与日俱增,由此带来的安全问题也越来越突出。断裂力学为材料的安全评定提供了理论基础,但是很多材料的断裂韧性难以直接获得,这就给材料的正确选择和断裂失效评定带来了困难。故人们希望从其他途径获得材料的断裂韧性。 针对上述问题,本课题以我国常用压力容器用钢Q345R为研究对象,分别利用KIC曲线法、冲击功和断裂韧性之间的经验关系式法和Master Curve主曲线法对材料的断裂韧性进行估算。分析上述3种方法对于我国压力容器用钢的适用性和比较上述方法间的差异性,建立适用于我国压力容器用钢的断裂韧性估算公式。 课题首先对压力容器用钢Q345R进行了常温和低温拉伸试验,得到材料强度随温度的变化曲线。进行了系列冲击试验,得到了材料冲击功和温度的关系式。通过落锤试验测定了材料的无塑性转变温度。进行了3个温度点下的断裂韧性J积分试验。然后根据冲击试验和落锤试验的试验结果确定了以不同参考温度为参量的KIC曲线;根据各个冲击功和断裂韧性之间的经验关系式,利用冲击试验和拉伸试验的试验结果,分别建立了材料的冲击功和断裂韧性间的关系曲线;根据不同温度下的J积分试验结果,利用单温度法和多温度法得到了材料的Master Curve主曲线式。最后对不同方法得到的结果进行了分析比较,得出以下结果: (1)通过各个经验公式估算值与实验值进行比较,在材料的韧脆转变区,可以利用Rolfe公式和公式WRC265(2)对其进行断裂韧性估算。 (2)利用单温度法和多温度法得到的Master Curve主曲线法结果一致。曲线结果表明Master Curve主曲线法可以很好地描述该方法有效范围内材料断裂韧性的分布情况。 (3)通过对Master Curve曲线方法和冲击功与断裂韧性经验关系式的比较,表明利用Master Curve曲线方法可以完全包络文中提到的各个经验公式得到的断裂韧性与温度的关系曲线。 (4)通过对Master Curve曲线方法和KIC曲线的比较,表明ASME KIC曲线非常的保守,它比累计失效概率为1%的Master Curve曲线还低,采用ASMECode Case中规定的RTT0为参量的KIC曲线方程依旧过于保守。对于我国常用压力容器用钢Q345R可以利用参考温度T0为参量确定KIC曲线。