含缺陷焊接结构的疲劳评估是压力容器疲劳寿命评估研究的一个重要方面,各国也制订了含缺陷焊接结构疲劳评估的标准或规范。随着我国压力容器的发展向结构复杂化、工作环境恶劣化、大型化转变,对应的检验要求也相应的提高。在某些特殊情况下需对含缺陷的结构做出快速准确的评价,但目前国内相应的标准或规范尚未达到这一要求,而英国标准BS7910基于合于使用原则下实现了对含缺陷结构的疲劳寿命快速评估,但标准中有关裂纹的等效基础以及裂纹尺寸等效图和疲劳等级图的来历尚缺乏详细的介绍。本文以T型焊接接头为研究对象,针对接头中含埋藏裂纹和焊趾处表面裂纹的疲劳裂纹扩展寿命问题进行了探讨,并对其中焊趾处表面裂纹的等效基础以及埋藏裂纹的扩展模式进行了分析计算,为我国制定相关的评价标准提供理论依据。Q420R钢是一种新被纳入压力容器专用钢板中的新材料,该材料基于疲劳等级法的疲劳评估适用性需进一步研究,本文也通过对Q420R钢T型焊接接头进行了疲劳试验研究,分析研究了该材料的疲劳性能以及通过对比该接头P-S-N曲线与疲劳等级法中的曲线研究了该材料基于疲劳等级法疲劳寿命评估的适用性。对我国制定相关评定标准提供理论及数据支撑,本文围绕T型焊接接头这一研究对象,开展了以下基础性研究工作:(1)研究了在轴向力作用下焊趾处表面裂纹的疲劳裂纹扩展问题,通过VBA编程基于等疲劳寿命和等疲劳强度两种等效方法对焊趾处表面裂纹进行无限长裂纹等效,并对不同参数条件下焊趾处表面裂纹进行了疲劳裂纹扩展计算,将计算结果与标准BS7910中标准值进行对比分析。结果显示:基于两种等效方法所计算的等效无限长裂纹尺寸与标准中标准值仍存在一定差距;同一寿命条件下,不同疲劳等级所对应的表面无线长裂纹初始裂纹尺寸的计算与标准中标准值对比波动也比较大,但同一疲劳等级条件下,不同疲劳寿命条件所对应的无限长裂纹初始裂纹尺寸的计算与标准中标准值的对比相对误差较小。(2)对埋藏裂纹扩展行为进行分析,通过编程基于等疲劳强度方法分别对埋藏裂纹的两种扩展模式进行了扩展计算,分别计算了两种模式下,不同厚度同一疲劳等级所对应的初始裂纹深度,制定了薄边穿透的失效准则。在上述基础之上,计算出不同板厚条件下不同疲劳等级所对应的无限长裂纹初始深度以及不同尺寸参数的初始裂纹所对应的无限长裂纹允许裂纹深度,并于标准BS7910中标准值进行了比较,与标准值相对误差较小,均在10%以内,并绘制了埋藏裂纹尺寸等效图和疲劳等级图。结果表明,埋藏裂纹薄边穿透的扩展模式能够准确的反映BS7910中绘制埋藏裂纹缺陷尺寸等效图和疲劳等级图的基本原理。(3)对Q420R钢T型焊接接头进行了疲劳试验,并将试验数据按照成组法绘制了高存活率高置信度下的P-S-N曲线,并于双对数坐标系下的疲劳等级曲线进行了比较,还对疲劳断口进行了宏观和微观观察,分析了疲劳断口的典型特征。结果表明,在存活率P=97.7%,置信度γ=95%下T型焊接接头的P-S-N曲线与疲劳等级中曲线基本平行,反映该T型焊接接头的疲劳性能较好;同时也反映出该材料的抗疲劳性能较佳,该材料的一般焊接结构适用于该疲劳等级的快速评价要求,验证了该材料的适用性。(4)对比了两种方法对含埋藏裂纹焊接结构疲劳寿命的评估,相对于传统的断裂力学疲劳寿命评估方法,疲劳等级法可以实现对含裂纹结构的快速评估,且评定结果偏保守。