慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗機培訓(xùn)課件

慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗機SLOWSTRAINRATETESTSYSTEM試驗機知識講座系列之六上海百若試驗儀器有限公司2023/12/91應(yīng)力腐蝕開裂是危害性最大的局部腐蝕形態(tài)破壞形式之一，在腐蝕過程中，若有微裂紋形成，其擴展速度比其它類型的局部腐蝕速度要快幾個數(shù)量級，應(yīng)力腐蝕是一種“災(zāi)難性的腐蝕”會造成如橋梁坍塌，飛機失事，油罐爆炸，管道泄漏等事故，此外，核電站，船只，鍋爐，石油化工等行業(yè)不時有應(yīng)力腐蝕斷裂事故的發(fā)生。造成了巨大的生命和財產(chǎn)損失。19世紀(jì)下半葉，英軍在印度生產(chǎn)的彈殼每到雨季就會發(fā)生破裂。由于不了解真正的原因，當(dāng)時給了個不恰當(dāng)?shù)拿纸小凹敬唷保髞?，?jīng)過人們不斷的研究才知道了彈殼破裂的原因是黃銅彈殼的應(yīng)力加上印度大氣中含有微量NH3的共同作用，引起了銅合金的應(yīng)力腐蝕開裂?？諝庵猩倭康腘H3是鼻子嗅不到的，卻能引起黃銅的氨脆。應(yīng)力腐蝕破壞案例2023/12/92慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗：對處于一定環(huán)境條件下的試樣，以緩慢的拉伸速率施加應(yīng)力，直至試樣斷裂，以測定材料應(yīng)力腐蝕斷裂的敏感性。慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗基本知識應(yīng)力腐蝕(SCC):應(yīng)力腐蝕是指指材料在拉應(yīng)力和特定的化學(xué)介質(zhì)聯(lián)合作用下所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆性斷裂現(xiàn)象。慢應(yīng)變速率試驗：Slowstrainratetesting(簡稱SSRT)2023/12/93應(yīng)力腐蝕發(fā)生一般有以下四個特征：一般存在拉應(yīng)力，但實驗發(fā)現(xiàn)壓應(yīng)力有時也會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。對于裂紋擴展速率，應(yīng)力腐蝕存在臨界KISCC，即臨界應(yīng)力強度因子要大于KSCC，裂紋才會擴展。一般應(yīng)力腐蝕都屬于脆性斷裂。應(yīng)力腐蝕的裂紋擴展速率一般為10-6～10-3mm/min，而且存在萌生期，擴展區(qū)和失穩(wěn)斷裂區(qū)三部分。2023/12/94應(yīng)力腐蝕開裂過程分為三個階段：裂紋萌生裂紋源多在保護膜破裂處，而膜的破裂可能與金屬受力時應(yīng)力集中與應(yīng)變集中有關(guān)，此外，金屬中存在孔蝕，縫隙腐蝕，晶間腐蝕等往往是SCC裂紋萌生處。萌生期長短，少則幾天，長達(dá)幾年，幾十年，主要取決于環(huán)境特征與應(yīng)力大小。裂紋擴展應(yīng)力腐蝕開裂裂紋的擴展速率da/dt與裂紋尖端的應(yīng)力強度因子K1的關(guān)系如右圖所示.在第一階段da/dt隨K1降低而急劇減少。當(dāng)K1降到K1scc以下時應(yīng)力腐蝕開裂裂紋不再擴展，因此K1scc時評定材料應(yīng)力腐蝕開裂傾向的指標(biāo)之一。在第二階段，裂紋擴展與應(yīng)力強度因子K1大小無關(guān)，主要受介質(zhì)控制。失穩(wěn)斷裂純粹由力學(xué)因素K1控制，da/dt隨K1增大迅速增加直至斷裂。2023/12/95影響應(yīng)力腐蝕開裂的因素

2023/12/96每種合金的應(yīng)力腐蝕開裂只對某些特殊介質(zhì)敏感下表列出了各種合金應(yīng)力腐蝕開裂的環(huán)境介質(zhì)體系合金腐蝕介質(zhì)碳鋼和低合金鋼NaOH溶液，含有校酸根，碳酸跟，硫化氫水溶液，海水，海洋大氣和工業(yè)大氣，硫酸—硝酸混合液，三氯化鐵溶液，濕的CO—CO2,空氣高強度鋼蒸餾水，濕大氣，氯化物溶液，硫化氫奧氏體不銹鋼高溫堿液，高溫高壓含氧純水，氯化物水溶液，海水，濃縮鍋爐水，水蒸氣(260oC)，濕潤空氣（濕度90%），硫化氫水溶液，NaCl—H2O2水溶液，二氯乙烯等銅合金NH3蒸汽，氨溶液，汞鹽溶液，含SO2的大氣，三氯化鐵，硝酸溶液鈦合金發(fā)煙硝酸，海水，鹽酸，含Clˉ,Brˉ,Iˉ水溶液，甲醇，三氯乙烯，CCl4，氟利昂鋁合金NaCl水溶液，海水，水蒸氣，含二氧化硫的大氣，含Brˉ,Iˉ水溶液，汞2023/12/97慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗機的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：ISO7539-7-2005Corrosionofmetalsandalloys–StresscorrosiontestingPart7:MethodforslowstrainratetestingGB/T15970.7—2000（idtISO7539-7：1989）《金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗第7部分：慢應(yīng)變速率試驗》（Corrosionofmetalandalloys–Stresscorrosiontesting-Part7:Slowstrainratetesting

）HB7235-1995慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗方法注：不同的行業(yè)，不同的材料有不同的慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗標(biāo)準(zhǔn)。下面列舉部分試驗標(biāo)準(zhǔn)：HB5260-1983馬氏體不銹鋼拉伸應(yīng)力腐蝕試驗方法2023/12/98GB/T10126-88

鐵-鉻-鎳合金在高溫水中應(yīng)力腐蝕試驗方法GB/T4157-84

金屬抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂恒負(fù)荷拉伸試驗方法SYJ12-85

天然氣地面設(shè)施抗硫化物應(yīng)力開裂金屬材料要求SYG59-91

控制鋼制設(shè)備焊縫硬度與防止硫化物應(yīng)力開裂方法GB/T12445.1-90

高強度合金雙懸臂（DCB）試樣應(yīng)力腐蝕試驗方法GB/T12445.2-90

高強度合金懸臂彎曲（CANT）預(yù)裂紋試樣應(yīng)力腐蝕試驗方法GB/T12445.3-90

高強度合金楔形張開加載（WOL）預(yù)裂紋試樣應(yīng)力腐蝕試驗方法2023/12/99慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗機的組成：應(yīng)力腐蝕加載系統(tǒng)介質(zhì)池系統(tǒng)試驗夾具測控系統(tǒng)試驗軟件計算機打印機2023/12/910應(yīng)力腐蝕加載系統(tǒng)高壓釜提升機構(gòu)高壓釜（內(nèi)裝試樣）試樣變形測量傳感器（光柵位移傳感器）試樣加載、控制部分2023/12/911國內(nèi)外常見的慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗機2023/12/912應(yīng)力腐蝕加載系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)最大試驗力：10kN、20kN、30kN、50kN試驗力范圍：1%～100%試驗力示值相對誤差：±0.5%試驗力分辨率：±250000碼，全程不分檔，分辨率不變加載頭最大移動范圍：100mm加載頭移動速度：0.025mm/s～10-7mm/s加載頭速度控制精度：0.5%加載頭位移測量精度：±0.5%加載頭位移分辨率：0.0001μm疲勞加載波形：正弦波疲勞加載正弦波頻率：0.001～2Hz2023/12/913介質(zhì)池系統(tǒng)介質(zhì)池系統(tǒng)是慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗機最復(fù)雜、變化最大的部分。這是由材料和環(huán)境的多樣性決定的。概括起來大致有以下幾種介質(zhì)池：鹽霧介質(zhì)池液體介質(zhì)池高溫氣氛介質(zhì)池高溫高壓介質(zhì)池高溫常壓2023/12/914鹽霧介質(zhì)池鹽霧介質(zhì)池系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)鹽霧介質(zhì)池材質(zhì)：耐熱玻璃、有機玻璃鹽霧介質(zhì)池容積：2.5L~3L鹽霧介質(zhì)池溫度范圍：常溫～50℃，溫度控制精度：±2℃；鹽霧沉降量：1～5mL/80cm2·h液體介質(zhì)池液體介質(zhì)池系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)液體介質(zhì)池材質(zhì)：耐熱玻璃液體介質(zhì)池容積：2.5L~3L液體介質(zhì)池溫度范圍：常溫～50℃，介質(zhì)池內(nèi)溶液：Cl-溶液、磷酸酯液壓油、醋酸、Na2CrO4及混合溶液等。溶液介質(zhì)可在試驗過程中程序控制加入和排出。2023/12/915高溫氣氛介質(zhì)池高溫氣氛介質(zhì)池系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)高溫氣氛介質(zhì)池材質(zhì)：不銹鋼高溫氣氛介質(zhì)池容積：不小于2.2升高溫氣氛：Ar2氣氛溫度范圍：常溫～300℃壓力要求：常壓～0.2MPa高溫高壓介質(zhì)池高溫介質(zhì)池系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)高溫介質(zhì)池材質(zhì)：C-276哈氏合金高溫介質(zhì)池容積：不小于2.2升介質(zhì)池內(nèi)溶液：Cl-溶液、磷酸酯液壓油、醋酸、Na2CrO4及混合溶液。最高溫度：600℃最高壓力：30MPa2023/12/916高溫常壓介質(zhì)池高溫常壓介質(zhì)池系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)高溫常壓介質(zhì)池材質(zhì)：C-276哈氏合金、316、304等高溫常壓池容積：不小于2.2升介質(zhì)池內(nèi)溶液：Cl-溶液、磷酸酯液壓油、醋酸、Na2CrO4及混合溶液等。最高溫度：600℃裂紋擴展檢測系統(tǒng)裂紋擴展檢測系統(tǒng)功能試驗過程中動態(tài)檢測裂紋擴展情況。自動記錄裂紋出現(xiàn)的時間點。自動判斷裂紋并停止試驗。2023/12/917試驗夾具最常用的有下面幾種試樣的夾具：M10x1公制圓試樣Φ8銷孔板形試樣1/2CT試樣1/4細(xì)圓試樣M12公制圓試樣M6公制細(xì)圓試樣夾具的材料一般用：C-276哈氏合金不銹鋼316

鎳基合金鋼

鈦基合金鋼2023/12/918上海百若測控系統(tǒng)新一代AEC-1200控制器：基于AEC-1000全功能控制器升級；數(shù)據(jù)處理速度提升300%；全貼片器件設(shè)計，自動貼片機生產(chǎn)，更可靠；低頻正弦波加載功能；加載頻率可設(shè)置：0.01～2Hz可應(yīng)用于長期加載測試擴展USB接口，方便連接電腦內(nèi)嵌式總線結(jié)構(gòu)，方便維護2023/12/919上海百若試驗軟件自動數(shù)據(jù)處理：試驗完后系統(tǒng)依標(biāo)準(zhǔn)要求，自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；軟件調(diào)零：按下調(diào)零鍵，示值便自動復(fù)零；數(shù)據(jù)斷電保留；繼續(xù)被中斷的試驗；支持20天以上的連續(xù)試驗；數(shù)字顯示：全數(shù)字顯示試驗力值、試驗速率、時間、溫度、試驗曲線；峰值保持：試驗結(jié)束后保持峰值；自動保護：自動實現(xiàn)超載、斷裂、位移保護，自動記錄斷裂時間；自動打?。涸囼炌旰罂勺詣哟蛴〕鲈囼瀳蟾婧驮囼炃€；記錄和輸出應(yīng)力－應(yīng)變和自腐蝕電位－時間兩組試驗數(shù)據(jù)和曲線圖，并可以記錄和計算出斷裂壽命、抗拉強度、斷面收縮率、應(yīng)變量、試樣的延伸率、應(yīng)力-應(yīng)變積分（物理意義為外力對試樣做的功）。2023/12/920慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗結(jié)果的綜合評定（1）在載荷—拉伸曲線上，將在惰性介質(zhì)中的各特征參數(shù)與在腐蝕介質(zhì)中的特征參數(shù)進(jìn)行對比，采用公式進(jìn)行SSRT試驗結(jié)果評定，公式如下：

其中：ISCC—應(yīng)力腐蝕敏感性指數(shù)

I惰—在惰性介質(zhì)中的試驗參數(shù)

I腐—在腐蝕介質(zhì)中的試驗參數(shù)

ISCC

值越大，應(yīng)力腐蝕敏感性越大。2023/12/921慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗結(jié)果的綜合評定（2）評定應(yīng)力腐蝕開裂敏感性指數(shù)Iscc，目前比較認(rèn)可的參數(shù)為：屈服強度σs抗拉強度σ