35CrMoA螺栓應(yīng)力腐蝕斷裂數(shù)值模擬與斷裂臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子的研究.pdf

1、35CrMoA是一種高強(qiáng)度低合金鋼，常用于制造石化設(shè)備中的高強(qiáng)度螺栓。由于石化設(shè)備常接觸含有H2S介質(zhì)，所以研究35CrMoA螺栓在濕硫化氫環(huán)境中應(yīng)力腐蝕斷裂，對(duì)于石化設(shè)備的長周期安全運(yùn)行具有重要意義。 本文以斷裂力學(xué)基本理論為基礎(chǔ)、以數(shù)值模擬方法為手段，通過在裂紋前沿設(shè)置奇異單元，建立了圓柱體表面平直裂紋的斷裂力學(xué)有限元分析模型，模擬了螺栓斷裂過程中裂紋處的力學(xué)狀況。計(jì)算了軸向載荷作用下裂紋前沿的應(yīng)力強(qiáng)度因子，并擬合了便于工程

2、應(yīng)用的相關(guān)公式。通過對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的分析，確定了試驗(yàn)時(shí)螺栓預(yù)制裂紋的長度和外加載荷的大小。在自行設(shè)計(jì)的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置中，用NACE標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行了濕硫化氫環(huán)境下35CrMoA螺栓的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果表明：35CrMoA螺栓在濕硫化氫環(huán)境中會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，發(fā)生斷裂的時(shí)間（壽命）隨著所受軸向應(yīng)力的增大而縮短。本文得到了軸向應(yīng)力與斷裂時(shí)間（壽命）之間的關(guān)系，并通過對(duì)斷口的分析，估算了35CrMoA螺栓發(fā)生應(yīng)力腐蝕破斷的臨界