由图看出，三种不同厚度有三条不同的DFTT曲线，因而有三个不同的85％FATT值，而Charpy V取标准厚度，故三种材料只有一条曲线。
　　如前所述，DWTT系专用设备，而Charpy V是通用的，能否找出二者之间对应关系，从而用Charpy V代替DWTT呢？BWI在大量试验的基础上给出了二者的对应关系见图2-5-4。
　　如图，如85％Charpy V FATT值为5°F，厚度为0．5in，由图查出差值为20°F，则85％DWTT FATt₂5°F。
 

 

图2-5-4 85％DWTT，FATT与85％Charpy V FATT的对应关系

　　由图还可看出，当厚度为0．4in(10mm)时，二者一致，因为这恰恰是Charpy V的标准尺寸。
　　(二)脆性断裂的定义
　　当管线的工作温度高于管材的FATT值时，一旦发生断裂将是延性断裂，此时断面的S．A值在85％以上，由于供货的FATT值往往低于规定值，故实际延性断裂的S．A值绝大多数为100％。
　　脆性断裂的断口，从理论上讲应为100％的解理断口，亦即S．A％=0，但实际上这种情况几乎是不存在的。通常除延性断裂以外，在低温的工况条件下，管线断裂的断口均为混合型的，即有剪切断面，也有解理断面。剪切断面一般在周边上，称为剪切唇(shear lip)。故在工程上所说的脆性断裂系指延性断裂以外的，包括混合型断口的断裂在内的全部断裂。
　　(三)脆性断裂的扩展速度
　　Mott在1949年给出了在理论上脆性断裂扩展速度的计算公式：
 

 

式中：υ_m——断裂的扩展速度，m／s；
　　　υ_a——声音在管材中的传播速度，m／s；
　　　c₀——原始裂纹长度，mm；
　　　c———在计算υ_m时的裂纹长度，mm。
　　由式中看出，开始起裂时，即c=c₀，此时V_m=0，以后随着c的增加，V_m也逐渐增加，当c为无穷大时，V_m达到最大值：
 

　　可能用到的几种管材的V_a值如下：
　　钢：V_a=5950m／s
　　铝：V_a=6420m／s
　　铜：V_a=5010m／s
　　玻璃：V_a=5640m／s
　　聚乙烯：V_a=1950m／s
　　按Mott的公式，钢管的断裂速度的最大值为2261m／s
　　实际测到的裂纹扩展速度比上式小得多，Roberts和Wells认为该式中的0．38应改为0．20～0．38；另一方面Kanninen根据Dugdale模型分析得到0．38应改0．1较为合适。
　　BMI大量的试验表明V_m值与剪切面积的百分比有关，剪切面积越大，则提供的断裂的阻力也越大，因而断裂的扩展速度也就越低。图2-5-5为X52管材S．A％与断裂速度的对应关系，不同的管材有不同的图形，此外不一一列举。
　　由图5-2-5看出，当S．A％=0时，V_m=(V_m)_max=1800ft／s=550m／s，Kannien认为(V_m)max=(0．1)(V_a)=0．1×5950=590m／s，与BIM试验近似。当S．A％=100时，则V_m=(V_m)min=700ft／s=213m／s
　　BIM用电学计算机对大量试验数据进行归纳，得出以下公式，可用以估计V_m值：
　　对于X52管材：
 

　　对于X60管材：
 

式中：V_m——ft／s。
　　上式是由65个试验数据中整理出的公式，上式是由39个试验数据中整理出的公式。
　　(四)管线脆性断裂的止裂判据
　　对于脆性断裂，可采用对比管线开裂速度V_m值与介质中减压波的传播速度Cd值来判断是否可以止裂，可称之为速度判据。
　　脆性断裂的开裂速度V_m 值已在前面讲过，其速度变化范围较宽，具体数值决定于S．A％和材质两个因素，大体变化在450～900m／s之间。
　　减压波前沿的速度为声波在介质中的传播速度，常用几种介质的减压波的传播速度V_d值如下：
 

 

图2-5-5 管材S．A％与断裂速度的对应关系

　　海水　　　　1531m／s
　　水　　　　　1497m／s
　　原油　　　　1524m／s(与原油性质有关，此数供参考)
　　乙醇　　　　1207m／s
　　空气　　　　331m／s
　　CO₂　　　　 259m／s
　　甲烷　　　　400m／s
　　天然气　　　380～440m／s
　　由以上看，对于液体介质，减压波速度V_d大于开裂速度V_m值，亦即减压波跑在裂纹扩展的尖端的前面了，这样在裂纹尖端(Tip of Cra_ck)处已处于经过减压的低压区了，断裂失去了驱动力(或驱动力大大减小)因而可以得到止裂。
　　而对于输送气体介质的管线来说，V_d低于或略低于V_m值，亦即裂纹扩展的尖端跑在减压波的前面了，因而裂纹尖端仍处于原来的压力水平下，故得不到止裂。我们可以归纳为：
　　当V_m≥V_d不能止裂
　　V_m＜V_d可以止裂
　　以上为止裂的速度判据。
　　根据速度判据可以看出，对于输送液体的管线一般不存在脆性断裂失稳扩展问题， 亦即起裂后可以得到止裂，但至少有以下的例外：
　　1．起裂管线承受有静压头，例如管线的上方有油罐（高位罐）或较长的管线；
　　2．液体介质中有气体，例如进行水压试验时管线的高点没有把空气排空，这样即使在充水部分断裂，也不能止裂；
　　3．在操作条件下输送的液体介质，有较高的蒸气压。
　　(五)脆性断裂的特征
　　了解脆性断裂的特征，有利于加深对这种断裂的理解，对其特征可归纳如下：
　　1．表面特征。从断口看，脆性断裂为平断口，断裂面为解理断面或混合型的，即解理断面与剪切断面混杂的断面；从裂纹的形状看，为波形的，且往往为多分枝的， S．A％越小，分枝越多。裂纹形状见图2-5-6a和b，其中a为S．A接近为零，b为混合型的。这与延性断裂大小相同，延性断裂为直的，见图2-5-6中的c图，只有接近止裂时，才向下弯。
 

 

图2-5-6 各种裂纹形状的比较

　　2．开裂速度的特征。脆性断裂的开裂速度是比较快的，且变化范围宽，在这前面已经谈及。开裂速度还有另一个明显的特点，即开裂的速度，亦即V_m值是变化的。V_m值的大小决定于管材的S．A％或管材的DWTT的FATT值，但一条管线上钢管的FATT值往往相差甚大。有人做了调查，调查的管材为X52，直径30～36in，经过统计发现，同一炉钢材制出的钢管的DWFF的FATT值最大差别达50°F(28℃)，而不同炉的钢管的FATT值最大差别为60°F(33℃)。所以，对于脆性断裂来说，裂纹由一根管进入相邻的一根管子时，断裂速度是加快了还是减慢了，决定于两根管子在此温度下S．A％的大小，而二者相同的概率是很小的，所以脆性断裂的速度是变化的。
　　延性断裂的S．A％为100％，其V_m值基本上是不变的。
　　3．塑性区尺寸的特征。延性断裂塑性区的尺寸大，有的可延伸到离断口150mm的范围内，脆性断裂的塑性区尺寸很小，用肉眼观察不到。
　　4．裂纹尖端鼓胀作用的特征。高速拍摄的照片表明，对于脆性断裂，其裂纹尖端几乎看不到鼓胀现象。
　　在起裂时，鼓胀起作用，此时裂纹尖端的应力由σ增加至Mσ，M为由于鼓胀作用引起的应力集中系数，M为大于1的数值。起裂后裂纹开始扩展，扩展速度迅速增加，此时鼓胀作用看不到了，M值由大于1逐渐变为1，亦即由于鼓胀作用的消失，使裂纹尖端处的应力减小了。有些脆性断裂，在同一根管子上，在离裂源不远处止裂，这只能用鼓胀作用的消失来解释。
　　鼓胀作用消失的这种现象尚无严格的科学解释，一般认为由于脆性断裂扩展速度很快，而鼓胀需要有一定时间，对于脆性断裂来说，是由于“来不及”鼓胀而引起消失的。这与延性断裂大不相同，延性断裂鼓胀自始至终都起着重要作用。

　　二、脆性断裂的断裂力学分析

　　(一)应力水平对止裂的影响
　　由上文的叙述可归结为，止裂决定于V_m的大小，而V_m的数值又决定于S．A％，而S．A％又决定于操作时的实际温度与FATT之间的关系，而这一切均与应力大小无关。这使有些人产生了怀疑，道理颇简单，因为对于脆性断裂来说，驱动断裂的唯一能源为储存于管壁中的弹性应变能，而弹性应变能当然是依于应力而存在的，难道V_m与应力无关么？
　　Cornish与Scott在这方面进行了研究，并与英国瓦斯公司(British Gas，以下简称G．G)共同进行了全尺寸试验，试验结果请见图2-5-7。