·1336· 工程科学学报，第37卷，第10期 疲劳裂纹扩展速率，对材料的设计和工况的要求具有 指导性意义.Pais和Erdogan在这方面做出重要工 作，他们最先提出拉伸状态下材料疲劳裂纹扩展速率 与断裂力学参数（应力强度因子）之间的联系，建立了 疲劳裂纹扩展速率(da/dr)和△K的Paris-一Erdogan 公式： 告=Da (5) 式中D和n是与材料相关的参数，可以从试验中 获得 图10690合金管的扫描电镜照片 Fig.10 SEM image of the alloy 690 tube 采用式(5)对表2和表3中690合金管疲劳裂纹 图11疲劳断面的扫描电镜照片.(a)室温：(b)325℃ Fig.11 SEM image of the fatigue fractures:(a)room temperature:(b)325C 扩展速率进行拟合，得到室温和325℃下疲劳裂纹扩 参数D要大于室温下D值，而温度对n的影响不大. 展速率关系式，如图12所示.可以发现lg(da/d)与 lg(△K)呈现出较好的线性关系，说明试验中应力强度 5结论 因子K控制准确. (1)本文通过调研国内外直流电压降法的应用和 10 传热管裂纹扩展速率测试方法，提出基于直流电压降 法测量传热管疲劳裂纹扩展速率的销加载拉伸测试方 法.该方法可以直接采用原始传热管状材料制作试 样，在线连续测量传热管试样的疲劳裂纹扩展.利用 10 本方法对690合金传热管在室温(25℃)和高温 (325℃)空气中进行了疲劳裂纹扩展试验，得到在不 ,室温一升K 同应力强度因子下疲劳裂纹扩展速率. ·室温-降K ·325℃-升K (2)从室温和325℃下疲劳裂纹扩展曲线可以直 10 325℃-降K 观观察到不同载荷下疲劳裂纹扩展，并且重复载荷下 疲劳裂纹扩展速率偏差均在30%以内，显示出较好的 10 15 20 25303540 △MPam 重复性. (3)扫描电镜断口形貌表明，室温和高温下断口 图12 Paris-Erdogan公式对690合金疲劳裂纹扩展速率的拟合 曲线 均观察到明显的疲劳辉纹和穿晶断裂，为典型的塑性 Fig.12 Fatigue crack growth rate data of alloy 690 modeled by the 材料疲劳断口. Paris-Erdogan equation (4)采用Paris-Erdogan公式对室温和325℃下疲 劳裂纹扩展速率进行拟合，lg(da/dr)与lg(△K)呈现 对图12中室温和325℃条件下疲劳裂纹扩展速 出较好的线性关系，说明试验中应力强度因子K控 率进行拟合分析，得到室温下D=2.59×10-°和n= 制准确.室温和325℃下参数D受温度的影响而有较 3.52,325℃下D=9.98×10-°和n=3.71.对比室温 大的变化：而参数n变化不大，可以认为与温度无关. 和325℃下D和n,发现温度主要影响参数D,高温下 该模型能够比较准确地预测690合金管的疲劳裂纹扩工程科学学报，第 37 卷，第 10 期 图 10 690 合金管的扫描电镜照片 Fig． 10 SEM image of the alloy 690 tube 疲劳裂纹扩展速率，对材料的设计和工况的要求具有 指导性意义． Paris 和 Erdogan ［16］在这方面做出重要工 作，他们最先提出拉伸状态下材料疲劳裂纹扩展速率 与断裂力学参数( 应力强度因子) 之间的联系，建立了 疲劳裂 纹 扩 展 速 率 ( da /dt) 和 ΔK 的 Paris--Erdogan 公式: da dt = D( ΔK) n ． ( 5) 式中 D 和 n 是与材料相关的参数，可 以 从 试 验 中 获得． 采用式( 5) 对表 2 和表 3 中 690 合金管疲劳裂纹 图 11 疲劳断面的扫描电镜照片． ( a) 室温; ( b) 325 ℃ Fig． 11 SEM image of the fatigue fractures: ( a) room temperature; ( b) 325 ℃ 扩展速率进行拟合，得到室温和 325 ℃ 下疲劳裂纹扩 展速率关系式，如图 12 所示． 可以发现 lg( da /dt) 与 lg( ΔK) 呈现出较好的线性关系，说明试验中应力强度 因子 Kmax控制准确． 图 12 Paris-Erdogan 公式对 690 合金疲劳裂纹扩展速率的拟合 曲线 Fig． 12 Fatigue crack growth rate data of alloy 690 modeled by the Paris-Erdogan equation 对图 12 中室温和 325 ℃ 条件下疲劳裂纹扩展速 率进行拟合分析，得到室温下 D = 2. 59 × 10 － 10 和 n = 3. 52，325 ℃下 D = 9. 98 × 10 － 10 和 n = 3. 71． 对比室温 和 325 ℃下 D 和 n，发现温度主要影响参数 D，高温下 参数 D 要大于室温下 D 值，而温度对 n 的影响不大． 5 结论 ( 1) 本文通过调研国内外直流电压降法的应用和 传热管裂纹扩展速率测试方法，提出基于直流电压降 法测量传热管疲劳裂纹扩展速率的销加载拉伸测试方 法． 该方法可以直接采用原始传热管状材料制作试 样，在线连续测量传热管试样的疲劳裂纹扩展． 利用 本方法 对 690 合 金 传 热 管 在 室 温 ( 25 ℃ ) 和 高 温 ( 325 ℃ ) 空气中进行了疲劳裂纹扩展试验，得到在不 同应力强度因子下疲劳裂纹扩展速率． ( 2) 从室温和 325 ℃下疲劳裂纹扩展曲线可以直 观观察到不同载荷下疲劳裂纹扩展，并且重复载荷下 疲劳裂纹扩展速率偏差均在 30% 以内，显示出较好的 重复性． ( 3) 扫描电镜断口形貌表明，室温和高温下断口 均观察到明显的疲劳辉纹和穿晶断裂，为典型的塑性 材料疲劳断口． ( 4) 采用 Paris-Erdogan 公式对室温和 325 ℃ 下疲 劳裂纹扩展速率进行拟合，lg( da /dt) 与 lg( ΔK) 呈现 出较好的线性关系，说明试验中应力强度因子 Kmax控 制准确． 室温和 325 ℃下参数 D 受温度的影响而有较 大的变化; 而参数 n 变化不大，可以认为与温度无关． 该模型能够比较准确地预测 690 合金管的疲劳裂纹扩 ·1336·