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应力腐蚀标准试验方法

发布日期:2024-07-15
 简介:
由拉伸应力和腐蚀介质协同作用导致材料或构件过早开裂的现象。
 
 扩展速率:
一般为10-9~10-6m·s-1,比一般均匀腐蚀的速率要快106倍。
 
特点:
引发构件失效的主要原因之一,且无明显征兆,往往给工程带来灾难性损失。
 
现有应力腐蚀评价标准:       
国际公认标准是BS EN ISO 7539 Corrosion of Metals and Alloys-Stress Corrosion Testing合订本,我国GB/T 15970《金属和合金的腐蚀-应力腐蚀试验》等同采用ISO标准。    
标准中给出了多种应力腐蚀评价方法,归纳起来:有3种试样类型,即光滑试样、带缺口试样和预制裂纹试样;加载形式也有3种,即恒位移、恒载荷和慢应变速率。
 
恒位移法
 简介:
恒位移法又称恒总应变法,首先通过拉伸或弯曲使试样产生变形,然后借助具有足够刚性的框架或螺栓以维持这种变形,即在整个试验过程中试样变形的总位移量是恒定的。其中,试样的变形包括弹性变形和塑性变形两种。
应用领域:
这种加载方式往往用于模拟工程构件中的加工制造应力状态,属于应力腐蚀最常用的一种评价手段。
 
恒载荷法
 简介:
恒载荷法是试验过程中试样加载载荷保持不变的一种评价方法与光滑试样相同,亦属于通过/失败类评价方法,可用于材料的合格性验收。将试样的一端固定,另一端加上恒定的拉伸静载荷,然后将试样浸泡在腐蚀介质中,记录SCC发生的时间。
应用领域:
由于其初始应力明确,试验结果可定量描述材料应力腐蚀敏感性。与恒位移法相比,恒载荷法特别适用于初始应力明确,试验过程中应力保持恒定的情况。
例如,在实际工程中,大型构件在加工、制造或随后的使用过程中不可避免地会产生各种缺陷,即所谓的“带缺陷服役”。在这种情况下,构件承受的外部载荷不会随各种缺陷程度的加深而改变。
另外,依据断裂力学理论,构件发生断裂失效是由裂纹萌生、裂纹扩展、裂纹失稳撕裂几个过程组成。其中,裂纹萌生过程用时最长,约占全过程的90%左右。从这点上讲,恒载荷试验所得结果比恒位移试验所得结果更能代表裂纹萌生时间。因此,恒载荷试验有很强的工程应用价值。
优点:
应力状态明确、试验方法简单、试验周期相对较短,试验没有试样类型和尺寸限制
 
慢应变速率法
 简介:
慢应变速率(SSRT)法是以相当缓慢的应变速率给处于腐蚀介质中的试样施加载荷,以考察材料应力腐蚀敏感性大小。缓慢加载的目的是让腐蚀介质与金属表面有充分的反应时间。因此,应变速率是试验过程中的一个关键参数,太快或太慢均不合适。对于大多数材料-环境体系,最为敏感的应变速率为10-6~10-7s-1。
试验注意点:
需要注意的是,如果一次试验没有应力腐蚀敏感性,并不能说明该材料没有应力腐蚀敏感性,试验还应该在更宽泛的应变速率下进行试验,包括更低的应变速率,如10-8s-1。
评价指标:
试验结果评价是与在惰性环境中所得数据进行比较,评价指标包含:塑性损伤、断裂强度、吸收能量、断裂时间等,并结合断口形貌和二次裂纹等信息综合评估材料应力腐蚀敏感性大小。
优点:
试验周期短,效率高;评价结果具有多维度、多指标性,不局限于断裂时间一种。
缺点:
设备相对复杂,不便于进行高温高压环境试验,且费用较高;不能从试验曲线中区分裂纹萌生期和扩展期相关信息。
应用领域:
如果仅用于材料筛选的目的,慢应变速率试验无疑是第一选择。然而,由于没有可接受的验收准则,慢应变速率试验并不能用于材料验收评价,即仅用做选材,这与前两种评价方法有本质区别。
 
涉及测试:金属应力腐蚀试验