机械工程材料
MATERALS FOR MECHANICAL ENGIMEERIWG DO1: 10.11973/jxgccl201607013
2016年7月第40卷第7期Vol,40No,7Jul,2016
螺旋埋弧焊接X70钢管焊缝金属P-S-N曲线的建立
郑新侠，雒设计”
（西安石油大学1.理学院，2.材料科学与工程学院，西安710065）
摘要：通过对螺旋理弧婵接X70钢管焊缝金属进行减劳试验，得到了不同应力幅和应力比下的疲劳寿命数据，对疲劳寿命的概率分市进行了分析；依据当量疲劳寿命公式，获得疲劳抗力系数和当量疲劳极限，并对其概率分布进行分析，进而建立了焊缝金属的P-S-N曲线，给出了指定存活率下的疲劳寿命曲线。结果表明：焊缝金属的疲劳寿命服从对数正态分布，疲劳抗力系数服从对数正态分布，以当量应力表示的疲劳极限服从正态分布。
关键词：疲劳寿命；概率分布；P-S-N曲线；焊缝金属；X70钢
中图分类号：TG113.2
文献标志码：A
文章编号：1000-3738(2016)07-0056-04
Building P-S-N Curves of Weld Metal of Spiral Submerge-Arc
WeldedX70SteelPipe ZHENG Xin-xia', LUO She-ji
(1.School of Science; 2. School of Materials Science and Engineering, Xi'an Shiyou University, Xi'an 710065, China)
Abstract : Fatigue tests were conducted on weld metal specimens cut from spiral submerge-arc welded X70 steel pipe. Fatigue life data at different stress amplitudes and stress rations were obtained. The probability distribution of these data was analyzed. Based on the equivalent fatigue life formula, values of fatigue resistant coefficient and equivalent fatigue limit were obtained and their probability distribution were also analyzed. The P-S N curves of weld metal were built up. Fatigue life curves at given survivability were given. The results show that fatigue life of weld metal follows logarithmic normal distribution, fatigue resistant coefficient follows logarithmic distribution and equivalent fatigue limit follows normal distribution.
Key words: fatigue life; probability distribution; P-S-N curve; weld metal; X70 steel
0引言
工程结构或构件发生疲劳具有很大的随机性，在给定的载荷条件下，其疲劳寿命也具有比较大的随机性，往往在比较大的范围内变化1-3]，这就需要对疫劳寿命进行统计分析，从可靠性角度建立疲劳寿命的概率模型，得出指定存活率下的疲劳寿命曲线。
管道在输送天然气过程中，由于用户的用气量不
断变化，管道的输气量也不断变化，从而导致管道所承受的压力处于缓慢波动的状态，管道会因承受循环载荷作用而产生疲劳损伤。大口径输气管线通常使用螺旋埋弧焊接钢管，由于焊缝金属相对母材来说性
收稿日期：2015-05-11；修订日期：2016-04-01
基金项目：陕西省教育厅专项科研计划资助项目(15JK1577）作者简介：郑新侠（1963一），女.陕西成阳人，副教授，学士。 56
能偏低，一股会采用增加焊接余高的方法进行补强但焊接余高会造成应力集中，而且焊接构件的疲劳裂纹通常形成于焊趾处，进而导致疲劳失效的概率增大。由于疲劳断裂往往是突然发生的，没有明显的征兆，因而具有很大的危险性，尤其是天然气高压辑送管线，一且发生疲劳破坏将会带来巨大损失。因此，管线钢焊接接头的疲劳特性研究是要全设计的基础，是管道使用寿命评估的依据，具有十分重要的工程意义[5-6]，国内外研究者对管线钢的疲劳性能和疲劳裂纹扩展规律进行了一定研究-"}，但针对焊缝金属疲劳寿命评估方法的研究较少，因此，建立管线钢焊缝金属疲劳寿命的评估方法，对于保证管道的安全运行具有重要意义。
为此，作者以“西气东输”一线工程用螺旋埋弧焊接X70钢管为研究对象，采用疲劳试验获得其焊缝金