應力腐蝕試驗的試樣

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

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

3、力為止。 形環(huán)試樣 形環(huán)試樣是一種模擬承受箍形應力的特定用途的SCC試樣。 拉伸試樣 當進行單向拉伸加載時，其應力圖譜是簡單而均勻的，而且外加應力的大小可以精確確定。 試樣的種類和尺寸、加載應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用，它們對SCC的發(fā)生有較大的敏感性，能比較快地得到試驗結果，試驗比較方便。除了試驗絲狀產(chǎn)品，不推薦使用標距小于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橫向取樣的薄板材料的試驗 。（2）塑性應變試樣 許多加速SCC試驗采用塑性變形的試樣，因為其制造和使用既簡單又經(jīng)濟。由于它

4、們包含大量的彈性和塑性應變，所以能提供光滑試樣所能得到的最苛刻的試驗條件。 這種試樣通常用于篩選試驗，用以檢測一種合金在不同環(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)境中不同臺金之間在耐SCC性能方面的差別。塑性應變試樣塑性應變試樣U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、調直和模鍛)所造成的殘余應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，不能確切知道應力的大小。殘余應力試樣殘余應力試樣 焊接試樣 焊縫附近發(fā)展的殘余應力常常是服役中的SCC的起源。在單

5、焊縫附近的縱向應力似乎沒有在塑性變形的焊件中出現(xiàn)的應力那樣大，因為焊接合屬中的應力受到熱合屬(冷卻時會收縮)屈服強度的限制。但是當兩個或更多的焊件組合成個比較復雜的結構時會出現(xiàn)高應力。殘余應力試樣殘余應力試樣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以考察材料SCC敏感性的專門試樣。優(yōu)點： 縮短孕育期，加速SCC進程； 使SCC限定于缺口區(qū)域； 改善測量數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性； 便于測量某些參數(shù)，如裂紋擴展速率。3）預制裂紋試樣 預裂紋SCC試樣是預開機械缺口并經(jīng)疲勞處理產(chǎn)生裂紋的試樣，通過SCC試驗和斷裂力學分析，測試結果可用于丁程設計、安全評定和壽命估計。 這種基于斷裂力學的

6、預制裂紋試樣，由于顯著地縮短了孕育期而加速SCC破壞，測試時間短；數(shù)據(jù)比較集中；便于研究裂紋擴展動力學過程。 采用預裂紋試樣，把線彈性斷裂力學此用于SCC試驗，可以確定金屬材料在特定介質中的臨界應力場強度因子KISCC和裂紋擴展速率da/dt，確定構件中可允許的最大缺陷尺寸。3）預制裂紋試樣 恒載荷增K型試樣 恒位移降K型試樣 恒載荷恒K型試樣預制裂紋試樣預制裂紋試樣 恒載荷增K型試樣 目前測量KISCC最簡單、最常用的是懸臂梁彎曲試驗。試樣為懸臂梁彎曲預裂紋試樣，屬于恒載荷增K型。恒載荷增恒載荷增K K型試樣型試樣預制裂紋試樣預制裂紋試樣 恒位移降K型試樣 最常用的是改進后的楔形張開加載(改進的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到加載的目的。恒位移試樣的優(yōu)點 由于用螺釘自行加載，因而不需要復雜設備，而且可在實際的腐蝕介質中作試驗，從而可獲得實際使用條件下的應力腐蝕數(shù)據(jù)； 用個試樣就可獲得KISCC和dadt的數(shù)據(jù)； 由于這類試樣主要用于觀察裂紋擴展和止裂，故對預制裂紋的要求可較寬。恒位移降恒位移降K K