ICS 77.040.10 H 22
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T30064-—2013/IS027306:2009
金属材料 钢构件断裂评估中裂纹尖端张开位移（CTOD)断裂韧度的
拘束损失修正方法
Metallic materials--Method of constraint loss correction of CTOD fracture
toughness for fractureassessment of steel components
(ISO 27306:2009,IDT)
2013-12-17发布
2014-09-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T30064—2013/ISO27306:2009
目 次
前言范围 2 规范性引用文件 3
术语和定义 4 符号和说明 5 原理 6 构件 7 I级、Ⅱ级和Ⅲ级评估·
等效CTOD比值β 附录A（资料性附录） Ⅱ级评估中威布尔形状参数m的选择步骤附录B（资料性附录） Ⅲ级评估中确定威布尔形状参数m的分析方法附录C（资料性附录） 等效CTOD比值β的指导准则附录D（资料性附录） 采用等效CTOD比值β进行断裂评估实例介绍参考文献
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45 GB/T30064—2013/IS027306:2009
前言
本标准按照GB/T1.1--2009给出的规则起草。 本标准使用翻译法等同采用国际标准IS(）27306：2009《金属材料 钢构件断裂评估中裂纹尖端张
开位移（CTOD)断裂韧度的拘束损失修正方法》。
本标准做了下列编辑性修改：
“本国际标准”一词改为“本标准”； -·删除了国际标准的前言。 本标准由中国钢铁工业协会提出。 本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。 本标准起草单位：武汉钢铁（集团）公司、南京工业大学、天津大学、宝山钢铁股份有限公司、海洋石
油工程股份有限公司。
本标准主要起草人：李荣锋、刘冬、赵建平、王东坡、郑自元、李之达、方健、曹军。
I GB/T30064—2013/IS027306:2009
金属材料钢构件断裂评估中裂纹尖端张开位移（CTOD）断裂韧度的
拘束损失修正方法
1范围
在含裂纹钢结构的断裂评估中，一般假设断裂韧度试样的抗断能力与构件抗断能力是相等的，但这种假设往往导致过于保守的断裂评估结果。这是由于构件在主要受拉伸荷载作用时，裂纹尖端附近区域出现塑性拘束损失所致，相比之下断裂韧度试样由于承受弯曲荷载作用条件而在裂纹尖端附近区域产生很高的多轴拘束应力状态。最近几年来广泛应用于工程结构中的高强度钢因其屈强比较高（屈服强度/抗拉强度)而表现出构件裂纹尖端的拘束损失十分显著，断裂评估中迫切地需要进行修正。
本标准规定了一种方法，通过考虑拘束损失，将通过试验试样得到的CTOD(裂纹尖端张开位移）断裂韧度转化为构件等效CTOD。这种方法适用于使用应力强度因子和J积分概念所进行的断裂韧度评估（见第8章）。
本标准适用于由裂纹类缺陷或铁素体结构钢疲劳裂纹所引发的失稳断裂，失稳断裂前出现明显的延性裂纹扩展情况不包括在本标准的适用范围之内。
结构钢CTOD断裂韧度按照ISO12135：2002，BS7448-1:1991或ASTME1290—1999中任何- 个规范中所规定的相应程序进行测试。含裂纹构件的断裂评估通常使用一种相关机构认可的方法进行，如FAD（失效评定图），相关细节本标准没有提及。
本标准可用于消除过度保守观念，这种保守观念与传统断裂力学方法有着密切联系。既可以通过结构钢断裂韧度精确地评估构件失稳断裂的初始界限，也可用于合理地确定材料断裂韧度临界值（验收值），以满足有关钢构件对材料成型性能方面的设计要求。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修订单)适用于本文件。
ISO12135：2002金属材料准静态断裂韧度的统一测试方法（Metallicmaterials一Unifiedmethod of test forthe determination of quasistatic fracturetoughncss)
BS7448-1：1991金属材料K，临界CTOD和临界J积分断裂力学韧度测试方法（Fractureme- chanics toughness tests--Part l:Method for determination of Kie, critical CTOD and critical J valucs of metallic materials)
ASTME1290一1999"）裂纹尖端张开位移（CTOD)断裂韧度测试的标准试验方法［StandardTest Method for Crack-Tip Opening Displacement(CTOD)Fracture Toughness Measurement)
1）在ASTME1290—1999中计算CTOD的步骤不同于ASTME1290·2008。在新版ASTME1290—2008中，给
出了一个与用ISO12135：2002和BS7448-1：1991标准不同的CTOD计算方法。本标准采用ASTME1290- 1999，指定与ISO12135：2002、BS7448-1：1991类似的CTOD计算方法。
1 GB/T30064—2013/ISO27306:2009
3术语和定义
3
IS012135:2002界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1
标准断裂韧度试样CTOD DCTOD of standard fracturetoughness specimen 标准断裂韧度试样的裂纹尖端张开位移。 0 满足0.45≤（α。/W)≤0.55要求的标准断裂韧度试样（三点弯曲或紧漆试样）的断裂驱动力CTOD
值，其中α。和W分别是初始裂纹长度和试样宽度 3.2
CTOD断裂韧度 CTODfracturetoughness 裂纹尖端张开位移断裂韧度。 8. 满足0.45≤（α。/W)≤0.55要求的标准断裂韧度试样呈现脆性启裂的临界CTOD值EISO12135：
2002中所定义的。（B）。 3.3
构件CTODCTODof structuralcomponent 构件的裂纹尖端张开位移。 Owr 穿透裂纹或表面裂纹（存在于具有足够板宽的构件之中)的断裂驱动力CTOD值。 注：表面裂纹的CTOD定义在最大裂纹深度区域。
3.4
构件临界CTOD值 criticalCTODof structural component 构件的临界裂纹尖端张开位移。 OwP.cT 构件呈现脆性启裂的临界CTOD值。
3.5
等效CTOD比值 equivalentCTODratio 等效裂纹尖端张开位移比值。 3 /8wp定义为CTOD比值，其中和wp分别是标准断裂韧度试样和构件的CTOD值，位于同一威
布尔应力水平のw，见图1。
注：见文献[1]。
2 GB/T30064—2013/1S027306:2009
三点弯曲试样
等效CTOD比3=5/540≤β<1)
0 O
紧读拉伸试样
①（宽板在CTOD为时）=Cu紧凌试样在CTOD为时
紧凌试样（标准试样，0.45≤0/0.55)
宽板构件
威布尔应力，
特
CTOD
an:失稳断裂的等效应力
图1基于威布尔应力断裂准则的等效CTOD比值β定义
3.6
威布尔应力 Weibull stress Ow 在裂纹尖端一定区域范围内，能够考虑断裂过程中微裂纹静态不稳定性而表征材料抵抗脆性断裂
启裂产生性能的应力指标。
注：见文献2］。
3.7
临界威布尔应力 critical Weibull stress O w.er 开始出现失稳断裂的威布尔应力。
3.8
威布尔形状参数 Weibull shapeparameter m 用于定义威布尔应力的材料参数，描述临界威布尔应力w..统计分布的两种参数之一。
3.9
屈强比 yield-to-tensile ratio Ry 屈服强度（或0.2%规定塑性延伸强度）Ra0.2与抗拉强度Rm之比。
4符号和说明
ISO12135中规定的以及表1定义的符号、单位及说明均适用于本标准。
3 GB/T30064—2013/ISO27306:2009
表 1 符号和说明
符号 A
单位 mm mm - mm mm mm
说 明
构件表面裂纹深度或穿透裂纹长度的一半构件表面裂纹长度的一半威布尔形状参数平板厚度用于确定威布尔应力的参考体积断裂过程控制区域体积屈强比（=Ro.2/R）等效CTOD比值参考裂纹尺寸的等效CTOD比值中心表面裂纹或双侧表面裂纹目标尺寸的等效CTOD比值中心穿透裂纹或双侧穿透裂纹目标尺寸的等效CTOD比值单侧表面裂纹目标尺寸的等效CTOD比值单侧穿透裂纹目标尺寸的等效CTOD比值标准断裂韧度试样CTOD 标准断裂韧度试样的脆性断裂临界CTOD（断裂韧度CTOD) 标准断裂韧度试样的小范围屈服条件下CTOD 构件CTOD 构件脆性断裂的临界CTOD 用于计算威布尔应力的等效应力威布尔应力脆性断裂的临界威布尔应力
m + V. V: RY 3 βn B: β2. β. B. fo 8. O ss init 0wr Owr.: 0i Gw Ow.c
mm mm nm mm mm MPa MPa MPa
5 原理
本标准涉及由于钢结构开裂而出现的失稳断裂。它提出一种方法，用于将通过标准断裂韧度试样试验得到的CTOD断裂韧度[满足0.45≤（ac/W)≤0.55和B（试样厚度）等于t（平板厚度）要求的三点弯曲或紧凑拉伸试样，在裂纹尖端附近区域往往存在很高的塑性拘束］转换到构件等效临界CTOD （其特点是裂纹尖端附近区域拘束程度较低），当然逆向过程也可能用这种方法。因此，本标准所介绍的方法通过考虑构件的塑性拘束损失，将试样的断裂性能测试与构件的断裂性能评估联系起来了，如图2 所示。
注1：深裂纹断裂韧度试样，如α。/W=0.7，比0.45≤（a。/W）≤0.55的标准试样裂纹尖端附近具有更高的拘束。如
果用户采用a。/W≥0.55的深裂纹试样，本标准所定义的等效CTOD比值β会导致保守的断裂评估结果。 注2：本标准既没有考虑尺寸和温度的影响，也没有考虑数据分散性的影响。参照ASTME1921[3i。