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应力腐蚀开裂试验:NACE TM 0177-2016 方法D;NACE标准双悬臂梁试验发布时间:2024-05-08   浏览量:255次

1、总则

方法D—NACE标准DCB (双悬臂梁)试验,是用于测量金属材料抗EC扩展,使用一种开裂一停止型的断裂力学试验,用临界应力强度系数来表示,Kissc用于SSC而KIEc更用于一般情况的EC。方法D不依赖不确定的蚀坑和或起始裂纹,因为在有效试验中总是要引发一个裂口。对于抗SSC的碳钢和低合金这种方法需要的时间短。方法D给出了一个直接用数字表示的抗裂纹扩展的额定值,而不取决于破裂/不破裂结果的评价。抗EC的断裂力学试验的课题,目前由NACE委员会的TG085和(WG)085c以及ASTM委员会的E8.06.02和G1.06.04正在研究。本标准的使用者应该与这些组织及其技术活动保持联系,以了解当前最先进的测试技术。

1.1 Kissc并不是材料的固有属性,而是取决于环境暴露条件和测试方法。然而,通过认真采用本标准所获得的数值可用于比较目的。

1.2 本节列出了在室温和大气压力下进行DCB测试的程序和计算KIssc的操作。当按照第7节中提出的用于在高温和高压下进行测试的特定条件时,计算出的应力强度因子应写为KEc。计算 KIEc的公式与第11.6段所述的KIssc公式相同。然而, 以下对SSC试验条件下的材料行为的描述对于一般的EC条件可能不准确。

硫化氢应力环.jpg

2、试样

2.1 标准DCB试样设计应符合图11(a)。应使用双斜面楔块加载DCB试样。双斜面应采用 与DCB试样相同的材料或与DCB试样相同等级的材料。楔块材料可用热处理或冷作硬化来增加其硬度,这样有助于防止在楔入时的磨损。为降低楔块区域的腐蚀,可用聚四氟乙烯(PTFE)胶带保护楔块。加工后,试样和楔块应储存在低湿度区域、干燥器中或在非阻化油中,直到准备进行测试。

2.2 标准DCB试样标称厚度应为9.53 mm (0.375in);试样的表面粗糙度不得超过0.81μm (32μin) 。当被测材料太薄而不能满足这一要求时,可以考虑如图11 (a)所示的可选厚度。对于某些碳和低合金钢的寸DCB试样,可能比标准的DCB试样给出较低的Krssc值。

2.3 如果管材外径与壁厚的比值大于10,则可以从管状产品制备全厚DCB试样。边槽应为璧厚的20%,从而保证梁腹厚度( Bn)等于壁厚的60%。

2.4 加工边槽时必须避免过热和冷作硬化。最后两道切削的金属量应为0.05 mm(0.002 in)。如果研磨不会使材料硬化或者回火,也可使用这种方法。

2.5 当测试低Kissc (低于22到27MPa√m(20到25ksi√in))的材料或发生开裂困难的材料,例如:低屈服强度材料时,采用电火花加工(EDM)图11(a)中所示的切槽或用疲劳预制裂纹,非常有助于SSC的发生和避免侧向开裂。DCB试样的疲劳预裂应在负载控制下以合适的频率进行。疲劳预制裂纹的可接受范围是经过V形底座或EDM槽的末端的1至3mm(0.04至0.12in)。为了避免错误的高结果,最大预制载荷应该不要超过由楔块施加的预期初始K的70%或30MPa√m (27ksin)。最小负荷与最大负载的比值应在0.1~0.2的范围内。预制裂纹应该提升到最大预负荷2/3并持续大约20000个周期以将裂纹扩展到可能形成残余压应力的任何区域。

2.6 试样标记

DCB试样每个侧臂都应在两个孔洞附近或非楔块加载端压印或振动刻写进行识别。

注意:为了在加工过程中保持识别,应首先在未楔入的端部标记样品。

2.7 硬度测量当规定时,应在每个试样上进行三次或更多的硬度读数。平均值和测试面应与测试数据一起报告。硬度应在标准尺寸和6.35 mm (0.250 in)厚试样的长窄面上的最后50 mm (2 in)长度内进行测量(见图10)或在较薄的子样本的侧槽附近的宽面上。

3、试验设备

3.1试验容器的尺寸应使测试溶液体积保持在10-12mL/cm2试样表面积(一般每个DCB样品1 L的试样溶液)。测试容器的最大容积应为10升,以方便测试溶液饱和。

3.2应使用开槽底板或其他试样架(电绝缘),以确保DCB试样的均匀间隔和取向。

3.3小楔块加载装置可以连接到台钳虎钳的钳口上,以防便整个楔块楔入,与DCB试样的端部齐平。或者,臂可以由拉伸试验机铺展。注意 避免过度铺展。

3.4应使用烧结玻璃起泡器将惰性气体和H2S引入DCB试样的下方。气泡不应撞击DCB试样。

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