缺口试验

单边缺口拉伸( SENT) 试验。

为了在保证管线安全的情况下提高韧性测试结果的准确性，在20世纪末，国外许多研究机构就先后展开了裂尖低约束条件下的断裂韧性研究，英国焊接研究所(TWI) ，挪威科技工业研究院(SINTEF) ，埃克森美孚(Exxon Mobil)先后开发了不同的单边缺口拉伸(SENT)试验方法来测管线钢的断裂韧性。

简介当前，随着油气资源需求量的急剧增加，油气资源开采范围不断扩大，从平原地区逐渐向山地、沙漠、海洋、极地等扩展，管线敷设施工难度也在逐渐提高。特别是在海拔落差大的山地以及地震带、断层地区以及滑坡泥石流等多发地区，管线在服役过程中经常受到外部条件作用发生一定应变程度的变形。

在这种环境下，油气管道会承受较大的位移和应变，管道的失效形式发生了明显改变，逐渐由应力控制转为应变控制。为适应这种环境，一种基于应变设计的管线钢的设计和研发在国内外掀起了热潮。为了对管线在大变形地区进行基于应变设计，需要知道其应变需求(外加应变)和应变容量(应变极限)。其中，应变需求是服役环境对管线的应变要求，而应变容量则代表管线自身的应变能力，是管线能够达到的最大变形程度。根据不同的设计极限状态，将应变容量乘以对应的安全系数，就可以获得该极限状态下的许用应变。因此，提升应变容量是保证管线安全的重要途径。

应变容量的研究，又分为以局部屈曲为典型判据的压缩应变容量，和以拉伸断裂为判据的拉伸应变容量。相对而言，拉伸断裂更危险，其导致管道彻底破坏，失效后果严重，因此往往使用苛刻的安全系数获得许用应变。

断裂韧性是指材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，是材料安全评估和缺陷评定的关键指标参数。通过断裂韧性试验可以量化基于应变设计管线的拉伸应变容量，防止裂纹扩展，从而确保管道运行的安全性。1

单边缺口拉伸(SENT)试验SENT试验测试的试样为小尺寸试样，对其表面进行预制裂纹并施加拉伸载荷，在裂纹扩展到一定量时，测量试样的裂纹扩展量，获得其断裂阻力曲线。

SENT试验与SENB方法相比，SENT方法中试样裂纹尖端约束度较低，更接近于实际管线的裂尖约束，从而在保证安全的同时亦可降低断裂韧性测试的保守性。相对于FST和CWP试验，SENT试验成本较低，并且能得到相对接近于实际管线的断裂韧性结果。这使得SENT试验近年来越来越多的被应用于管线钢断裂韧性测试中。

材料的断裂韧性取决于其断裂韧性阻力曲线。SENT试验通过测量材料在准静态加载下的裂纹尖端张开位移，可以获得材料的断裂韧性阻力曲线，从而对材料的断裂韧性进行评价。材料的断裂韧性阻力曲线可以通过多试样法或单试样卸载柔度法获得。1

结论1)与SENB方法相比，SENT方法中试样裂纹尖端约束度较低，更接近于实际管线钢的裂尖约束，从而在保证安全的同时亦可降低断裂韧性测试的保守性。相对于FST和CWP试验，SENT试验成本较低，并且能得到相对接近于实际管线钢的断裂韧性结果。

2)多试样法的优势在于可以得到较为准确的反应材料的整体性能的断裂韧性曲线。单试样卸载柔度法的优点是成本较低，并且得到的断裂韧性阻力曲线更为精确。

3)试样尺寸相同的情况下，短缺陷SENT试样的裂纹增长阻力高于深缺陷试样;试样缺陷相同的情况下，试样尺寸B=W与B=2W的SENT试样的断裂韧性阻力曲线基本一致;在SENT试样两侧使用5%的侧槽，可以使试样获得较为平坦的裂纹前沿。所以，推荐使用带有5%侧槽的B=W的SENT试样。

4)研究SENT试验方法，建立一套完善的SENT试验标准对于推广SENT试验在管线钢断裂韧性测试中的应用，准确测试实际情况下的管线钢及环焊缝断裂韧性值具有重要意义。1

本词条内容贡献者为:

李晓林 - 教授 - 西南大学