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海水腐蚀介质中金属材料疲劳裂纹扩展速 率测试方法研究# 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要:本文采用单边缺口三点弯曲(SEB)试件,设计了一套腐蚀溶液循环装置,结合测试裂纹长度的柔度 方法实现了海水腐蚀介质中疲劳裂纹扩展速率测试。在试验过程中,采用电化学方法对腐蚀电流和腐蚀电 位进行了检测,结果完全满足 GB/T 6398 中的规定。采用此装置,进行了海水腐蚀环境中某高强钢疲劳裂 纹扩展速率测试,并将海水中的疲劳裂纹扩展速率与室温空气中的疲劳裂纹扩展速率进行了比较分析。结 果表明加载频率为 2Hz 时这两种介质中疲劳裂纹扩展速率相差不大。 关键词:固体力学;疲劳裂纹扩展速率;人造海水;测试方法 中图分类号:TB302.3 Research on test method for fatigue crack propagation rates of metalic materials in seawater QU Xianqiang, MA Yongliang, CUI Hongbin, XIE Yaoguo (Multi-hull Ship Technology Key Laboratory of Fundamental Science for National Defence, Harbin Engineering University, Harbin 150001) Abstract: With single-edge notch three-point bending (SEB) specimen, a set of corrosion solution circulation device is devised, fatigue crack propagation tests in the corrosion medium of seawater are implemented with the compliance methods of the test crack length. During the test, corrosion current and corrosion potential were detected by using the electrochemical methods, which indicates that the device fullly meets the item of GB/T 6398. Using the devise, fatigue crack propagation tests of a high-strength steel are conducted in the seawater corrosion environment. As well as, the Comparison and analysis of fatigue crack growth rates in air and artificial sea water were implemented. The results show that fatigue crack propagation in the two medium has little differernce when the loading frequency is 2Hz. Key words: solid mechanics; fatigue crack propagation ratio; artificial sea water; testing method 0 引言 在海水和循环交变载荷的联合作用下,船舶与海洋工程结构易发生腐蚀疲劳破坏。随着 疲劳评估方法的发展,断裂力学方法已被写入规范[1]。海水腐蚀环境中的疲劳裂纹扩展速率 已成为船舶与海洋工程结构设计以及选材的重要参数。 海水腐蚀环境中的疲劳裂纹扩展测试的难点在于引伸计的安装和腐蚀溶液循环装置的 设计。GB/T6398-2000 推荐采用紧凑拉伸(CT)试件和中心裂纹拉伸(MT)试件进行试验[2]。由 于所采用的试件类型不同,避免引伸计和试验机受腐蚀溶液侵蚀的方法也不相同。陈美英等 采用 CT 试件和卧式疲劳试验机进行了测试[3],这也是 GB/T6398-2000 附录 C 推荐的试验装 置,但这种试验装置仅适用于卧式疲劳试验机。对于立式疲劳试验机,使用 CT 试件进行测 试时,引伸计和试验机的腐蚀比较难以避免,一般采用自己设计的引伸计或加装大型刀口来 避免[4,5]。国内 725 所采用非标 CT 试件解决了引伸计和试验机的防腐蚀问题[6],但同时又引 出了新的测试问题。对于 MT 试件,引伸计和介质盒的安装相互影响,需要加高刀口
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