應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的試樣

1、5.5 應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)方法 5.5.2 應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的試樣5.5.2 應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的試樣 1）光滑試樣 2）帶缺口試樣 3）預(yù)制裂紋試樣1）光滑試樣 （1）彈性應(yīng)變?cè)嚇?（2）塑性應(yīng)變?cè)嚇?（3）殘余應(yīng)力試樣（1）彈性應(yīng)變?cè)嚇?為了控制通過變形加載所施加的表面拉伸應(yīng)力，應(yīng)變通常限定在試驗(yàn)材料的彈性范圍，然后通過測(cè)量應(yīng)變和彈性模量可以計(jì)算施加膨力的大小。在恒載荷加載的情況下，通常是直接測(cè)定載荷，并根據(jù)試樣的幾何條件和加載方法利用適當(dāng)?shù)墓接?jì)算應(yīng)力。為施加載菏和監(jiān)測(cè)載荷可能出現(xiàn)的變化，可使用測(cè)力傳感器或校正彈簧。彈性應(yīng)變?cè)嚇訌椥詰?yīng)變?cè)嚇?彎梁試樣 這種方法可以用于任何金屬的試樣，外加應(yīng)力應(yīng)低于材

2、料的彈性極限，其外加應(yīng)力可精確計(jì)算或測(cè)定(ASTM G39)。 彎梁試樣通常是在恒應(yīng)變條件下試驗(yàn)，但恒載荷條件也可用。在上述兩種條件下，當(dāng)裂紋發(fā)生時(shí)，試樣曲率的局部變化會(huì)導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展過程中應(yīng)力和應(yīng)變的改變。 因此“試驗(yàn)應(yīng)力”是試驗(yàn)開始時(shí)(即發(fā)生SCC前)的最高表面拉伸應(yīng)力。彈性應(yīng)變?cè)嚇訌椥詰?yīng)變?cè)嚇?C形環(huán)試樣 C形環(huán)試樣 C形環(huán)試樣尺寸小，加載應(yīng)力方法簡(jiǎn)單，可暴露于幾乎仟何一種腐蝕性環(huán)境中。它可以定量測(cè)定各種合金的應(yīng)力腐蝕斷裂敏感性，特別適用于管材和棒材的橫向試驗(yàn)及各種材料(如厚板)的短橫向試驗(yàn)。 最準(zhǔn)確的加載應(yīng)力方法是：把電應(yīng)變片貼在周向和橫向問的拉仰表面上，緊固螺栓直到應(yīng)變片指示達(dá)到所需應(yīng)

3、力為止。 形環(huán)試樣 形環(huán)試樣是一種模擬承受箍形應(yīng)力的特定用途的SCC試樣。 拉伸試樣 當(dāng)進(jìn)行單向拉伸加載時(shí)，其應(yīng)力圖譜是簡(jiǎn)單而均勻的，而且外加應(yīng)力的大小可以精確確定。 試樣的種類和尺寸、加載應(yīng)力的方法利府力水平等都具有靈活性。 小的橫截面的試樣得到了廣泛的應(yīng)用，它們對(duì)SCC的發(fā)生有較大的敏感性，能比較快地得到試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)比較方便。除了試驗(yàn)絲狀產(chǎn)品，不推薦使用標(biāo)距小于10mm，、直役小于3mm的試樣。 拉伸試樣 音叉試樣 音叉試樣也是一種專門用途的試樣，特別適用于沿縱向或長(zhǎng)橫向取樣的薄板材料的試驗(yàn) 。（2）塑性應(yīng)變?cè)嚇?許多加速SCC試驗(yàn)采用塑性變形的試樣，因?yàn)槠渲圃旌褪褂眉群?jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)。由于它

4、們包含大量的彈性和塑性應(yīng)變，所以能提供光滑試樣所能得到的最苛刻的試驗(yàn)條件。 這種試樣通常用于篩選試驗(yàn)，用以檢測(cè)一種合金在不同環(huán)境中、在給定環(huán)境中具有不同金相條件的合金以及在相同環(huán)境中不同臺(tái)金之間在耐SCC性能方面的差別。塑性應(yīng)變?cè)嚇铀苄詰?yīng)變?cè)嚇覷型彎曲試樣 塑性變形試樣 在室溫下包括局部塑性變形的一些加工過程(如成形、調(diào)直和模鍛)所造成的殘余應(yīng)力可能超過材料的彈性極限。塑性變形試樣可以是杯突試樣、偏斜擠壓試樣、經(jīng)冷加工的管節(jié)、具有剪切邊、沖壓孔或鋼印的板材等。這類試樣通常是定性的，不能確切知道應(yīng)力的大小。殘余應(yīng)力試樣殘余應(yīng)力試樣 焊接試樣 焊縫附近發(fā)展的殘余應(yīng)力常常是服役中的SCC的起源。在單

5、焊縫附近的縱向應(yīng)力似乎沒有在塑性變形的焊件中出現(xiàn)的應(yīng)力那樣大，因?yàn)楹附雍蠈僦械膽?yīng)力受到熱合屬(冷卻時(shí)會(huì)收縮)屈服強(qiáng)度的限制。但是當(dāng)兩個(gè)或更多的焊件組合成個(gè)比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)出現(xiàn)高應(yīng)力。殘余應(yīng)力試樣殘余應(yīng)力試樣2）帶缺口試樣 缺口試樣是模擬金屬材料中宏觀裂紋和各種加工缺口效應(yīng)以考察材料SCC敏感性的專門試樣。優(yōu)點(diǎn)： 縮短孕育期，加速SCC進(jìn)程； 使SCC限定于缺口區(qū)域； 改善測(cè)量數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性； 便于測(cè)量某些參數(shù)，如裂紋擴(kuò)展速率。3）預(yù)制裂紋試樣 預(yù)裂紋SCC試樣是預(yù)開機(jī)械缺口并經(jīng)疲勞處理產(chǎn)生裂紋的試樣，通過SCC試驗(yàn)和斷裂力學(xué)分析，測(cè)試結(jié)果可用于丁程設(shè)計(jì)、安全評(píng)定和壽命估計(jì)。 這種基于斷裂力學(xué)的

6、預(yù)制裂紋試樣，由于顯著地縮短了孕育期而加速SCC破壞，測(cè)試時(shí)間短；數(shù)據(jù)比較集中；便于研究裂紋擴(kuò)展動(dòng)力學(xué)過程。 采用預(yù)裂紋試樣，把線彈性斷裂力學(xué)此用于SCC試驗(yàn)，可以確定金屬材料在特定介質(zhì)中的臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KISCC和裂紋擴(kuò)展速率da/dt，確定構(gòu)件中可允許的最大缺陷尺寸。3）預(yù)制裂紋試樣 恒載荷增K型試樣 恒位移降K型試樣 恒載荷恒K型試樣預(yù)制裂紋試樣預(yù)制裂紋試樣 恒載荷增K型試樣 目前測(cè)量KISCC最簡(jiǎn)單、最常用的是懸臂梁彎曲試驗(yàn)。試樣為懸臂梁彎曲預(yù)裂紋試樣，屬于恒載荷增K型。恒載荷增恒載荷增K K型試樣型試樣預(yù)制裂紋試樣預(yù)制裂紋試樣 恒位移降K型試樣 最常用的是改進(jìn)后的楔形張開加載(改進(jìn)的WOL)試樣及雙懸臂梁(DCB)試樣，這兩種試樣都是通過裂紋張開到一定位移達(dá)到加載的目的。恒位移試樣的優(yōu)點(diǎn)a) 由于用螺釘自行加載，因而不需要復(fù)雜設(shè)備，而且可在實(shí)際的腐蝕介質(zhì)中作試驗(yàn)，從而可獲得實(shí)際使用條件下的應(yīng)力腐蝕數(shù)據(jù)；b) 用個(gè)試樣就可獲得KISCC和dadt的數(shù)據(jù)；c) 由于這類試樣主要用于觀察裂紋擴(kuò)展和止裂，故對(duì)預(yù)制裂紋的要求可較寬。恒位移降恒位移降K K