三、防止脆性斷裂的工程措施

　　在工程上，脆性的失穩(wěn)擴展是不充許的。為了避免脆性斷裂的失穩(wěn)擴展，在管道工程上，通常采用以下幾種措施：
　　1．選材時規(guī)定，要對管材進行在最低操作溫度下的DWTT試驗，其剪切面積不低于85％，或規(guī)定材料的DWTT的FATT值要低于管子的最低操作溫度。
　　早期有些管道規(guī)范中此項要求比上述的要求低，這是因為當(dāng)時冶金技術(shù)較低，以上要求有時難以達(dá)到，或為此要付出較大代價。但近年來，尤其是近十年來，冶金技術(shù)有了很快的發(fā)展，管材的FATT值，如表2-5-1 所示可以做得很低(但要提出要求)而不需要付出代價或只付出很小的代價。
　　當(dāng)選用舊管材或新定貨的管材難以滿足以上要求，或為此而增加的費用太高時，可以降低應(yīng)力水平使用，具體辦法可參閱上文。
　　2．當(dāng)材料滿足不了FATT要求時，可以考慮采用止裂環(huán)，止裂環(huán)有以下幾種形式。
　　(1)為兩個半圓形環(huán)，內(nèi)弧曲率與鋼管外徑相同，套在鋼管上，焊縫在兩側(cè)，在焊縫的焊接過程中，焊縫收縮，使圓環(huán)緊緊箍在鋼管上并略有過盈。管內(nèi)受壓時，此處環(huán)向應(yīng)力減少，造成止裂。
　　(2)止裂環(huán)為直徑、厚度與管線鋼管相同的管段，但此管段的FATT值低于操作的最低溫度，從而造成止裂。
　　(3)管材沿軋制方向及垂直方向的沖擊韌性值相差甚遠(yuǎn)。有些止裂環(huán)的管段，不更換材料，只是卷管時改變軋制方向，通常環(huán)向應(yīng)力與軋制方向垂直，而止裂環(huán)環(huán)向應(yīng)力與軋制方向平行。

　　四、脆性斷裂典型事故的分析

　　1960年在美國Trans-Western管線上進行氣壓試驗時，曾發(fā)生過一起長達(dá)13km的斷裂事故。這里首先以此為典型事例進行分析。
　　該管線直徑為30in(762mm)，厚度為0．375(9．5mm)，X56鋼管，裂源為縱向焊縫上的一條疲勞裂紋，這是在運輸過程中造成的(本書將詳細(xì)分析在運輸過程中造成疲勞裂紋的可能性)。破壞時環(huán)向應(yīng)力σ=0．63(SMYS)，斷裂總長為13．36km。管線在裂源處起裂后，裂紋分別向兩端擴展，一端擴展5．15km后，碰到一根高韌性的管段而止裂，另一端擴展9．21km，碰到一根鍛造的厚壁出口匯管而止裂，整個脆裂的形狀是波紋狀，多分枝的，并飛出Charpy V85％FATT塊碎片。在19塊碎片中取出兩塊碎片，做了Charpy V沖擊試驗。兩塊試樣的Charpy V85％FATT值分別為100°F(37．8℃)和175°F(79．5℃)，在破壞時的溫度下做試驗，S．A％分別為10％和40％。
　　破壞時，管線的溫度(當(dāng)時的大氣溫度)為60°F(15．6℃)，操作溫度低于FATT故而發(fā)生破壞。
　　前面說過，管線二端遇到一根高韌性管段而止裂。止裂管段經(jīng)Charpy V試驗，其FATT為0°F，由于在破壞溫度下做Charpy V試驗S．A=100％，故可止裂。
　　另一個典型例子如下：
　　一根直徑為36in管線，厚0．406in，材質(zhì)為X52。裂源在一根管中部，起裂后，向東西兩個方向擴展，向東跨過裂源管，經(jīng)東1管、東2管、在東3管處止裂；向西經(jīng)過半根裂源管，經(jīng)西1管、西2管、在進入西3管后，在其中部止裂，破壞時溫度為60°F(15．6℃)。
　　事故后，做SWTT及Charpy V試驗。
　　裂源管、東1管、東2管DWT的FATT值分別為70、80、100°F，均高于60°F，故為脆性斷裂；而東3管FATT值為40°F(44℃)，故可止裂。
　　西1、西2、西3管的FATT值分別為74°82°及64°F，亦高于60°F，為何西3可以止裂呢？
　　現(xiàn)根據(jù)能量判據(jù)再進行校核。
　　由式知能量釋放率可按下式計算：
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　　由計算可看出R＞G，故可止裂。
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