油井管应力腐蚀开裂临界应力强度与敏感因子的评测方法

摘要

本发明公开了一种油井管应力腐蚀开裂临界应力强度及敏感因子的评测方法。在通用动态材料试验机上，对硫化物应力腐蚀开裂试验前与试验后的双悬臂梁(DCB)试样，采用U形加载拉钩对销孔进行准静态加载-卸载闭环动作，制作楔劈加载DCB恒位移试样，得到两条载荷与位移的关系曲线，定量测定DCB试样楔劈加载初始平衡载荷与楔劈加载DCB实际悬臂位移及试验后期的临界平衡载荷值。本发明通过建立DCB试样柔度与裂纹长度的解析函数可定量跟踪需预制疲劳裂纹DCB试样预裂过程的裂纹扩展量，并以此根据楔劈加载时的柔度闭环曲线计算初始有效裂纹长度，从而建立初始加载应力强度因子K_i的测定方法，使评测抗硫油井管应力腐蚀敏感因子ΔK成为可能。

主权项

1. 一种油井管应力腐蚀开裂临界应力强度及敏感因子的评测方法，其特征是按下列步骤进行：(1)对待测材料制作至少5个DCB空白试样，对试样隙槽进行不同进刀位移量的线切割以模拟不同长度的裂纹；在通用动态材料试验机上采用U形拉钩，通过DCB上的销孔对试样进行“准静态加载-准静态卸载”闭环动作，测量闭合曲线卸载段上半部分线性段的载荷与位移斜率，即柔度，用一阶衰减指数函数拟合得到材料柔度与有效裂纹长度的解析函数关系；(2)采用U形拉钩通过销孔对DCB试样进行“准静态加载-载荷保持-楔劈插入-准静态卸载”闭环动作，制作成楔劈加载DCB恒位移试样，得到第一条表示置入楔劈过程的载荷-位移关系曲线，从曲线上定量测定DCB试样楔劈加载初始平衡载荷Pi、楔劈加载悬臂位移，并根据步骤(1)中柔度与裂纹长度的解析函数关系由第一条载荷-位移曲线上表示悬臂所受拉向载荷释放直至接触楔劈过程的卸载段曲线斜率计算初始裂纹长度预估值ai0；(3)楔劈加载后的DCB试样经由硫化物环境诱导应力腐蚀开裂后，在不破坏试样的前提下，同样采用U形拉钩进行“准静态加载-载荷保持-楔劈移除-准静态卸载”闭环动作，得到第二条表示移除楔劈过程的载荷-位移关系曲线，从曲线上直接测定临界平衡载荷Pf及根据第二条载荷—位移曲线上楔劈移除后的卸载段曲线斜率计算腐蚀裂纹总长度预估值af0；(4)对移除楔劈的DCB试样进行二次疲劳标识裂纹前缘，并拉断试样暴露裂纹面，由工具显微镜精确测定腐蚀裂纹总长度af；(5)由Pf与af可计算应力腐蚀开裂临界应力强度因子K1SCC；(6)根据af和af0可以对初始裂纹长度预估值ai0进行修正，得到初始裂纹有效长度ai；(7)根据ai及Pi可以计算初始应力强度因子Ki，应力腐蚀开裂临界应力强度敏感因子ΔK为Ki与K lSCC的差值。