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应力腐蚀测试的一般性指导原则有哪些?

日期:2021-04-13浏览:133次

  应力腐蚀测试涉及环境、力学加载和材料取样几个方面的诸多因素。国家标准GB/T15970.1-1995和国ji标准ISO7539-1:1987对选择和使用各种测试方法及其注意事项给出了比较详细的一般性指导原则。一些要点简述如下。
 
  (1)关于测试方法选择
 
  应力腐蚀试验目的常常是比服役条件下更快地获得信息,但同时又能预示服役行为。常用的加速方法有使用较高应力、慢的连续变形、预裂纹试样、比现役环境含更高浓度化学物质的试验环境、增加温度和电化学等。要注意试验和服役行为中的破坏机理的细节不能有显著差别。
 
  当选择通过或不通过型的试验方法时,要注意该方法不应太苛刻,否则导致原适用于特定使用条件的材料被宣告不能使用;也不应太宽容,否则可能发生破坏的材料却允许使用。
 
  (2)关于环境因素方面
 
  应力腐蚀测试中,环境因素十分重要。在不同环境中,一系列合金相对的破裂敏感性不一定相同。试验需尽可能地模拟使用条件。某些典型溶液尽管已广泛地用于某种类型的合金,但常常受到非议,如不锈钢采用沸腾MgCl2溶液和碳钢采用沸腾硝酸盐溶液就是两个明显的例子,其主要原因之一是它们通常不能再现工厂条件。
 
  在模拟服役环境时,要注意在缝隙或发生热交换的界面处可产生物质的局部浓缩,导致破裂的局部环境与总体环境常常不同。
 
  不同实验室中制备相同规格的溶液可能会产生较小的差别,它一般不会影响应力腐蚀的试验结果,但在某些场合环境的较小变化能促使破裂敏感性明显改变。
 
  温度对应力腐蚀有重要影响,因此应严格控制试验温度,且应尽可能选择对应服役环境的温度。
 
  考虑到环境介质在长时间的测试过程中可能发生变化,应尽可能采用较大的溶液体积和较小的金属暴露面积或在试验期间补充溶液。
 
  要注意溶解的氧常常在应力腐蚀破裂过程中起重要作用,例如某些铝合金在充气溶液中的试验可在几个小时发生破断,但在脱气溶液中,试验很长时间也不产生破断。
 
  电位对应力腐蚀行为有显著影响,有必要采取预防措施使浸在试验溶液中的试样与试验装置的其它金属部件进行绝缘。常常出现这种情况,有的实验室要研究服役状态的破环,认为自然腐蚀电位下的试验更加现实。要注意自然腐蚀电位取决于许多因素如表面状态、环境条件细节和暴露时间等。即使在同一实验室试验环境中,机加工或抛光表面的自腐蚀电位值常常与服役条件(如工厂轧制氧化或带锈表面)的电位不同。为缩短时间因素或获得较好的重现性,可考虑采用电化学控制。
 
  含有试样和应力腐蚀试验介质的试验槽应采用对介质惰性的材料制成,通常为玻璃、有机玻璃或聚四氟乙烯。
 
  试验时*好是在试样与试验环境接触后,再施加应力,否则加载后应尽快将试样暴露于试验环境中。
 
  (3)关于试样的尺寸和制备
 
  试样大小的最终选择取决于许多因素,一方面由于材料的利用率、费用和试验设备(如有效负荷、试验容器的体积等)等原因常希望使用小试样,另一方面采用较大试样可使整体材料更具代表性。有时采用折衷方案。
 
  从整体材料上采样时,取向要考虑服役状态、材料形状、晶粒取向、非金属夹杂物和第二相及残余应力等有关因素。
 
  针对失效分析的应力腐蚀测试*好以破坏的部件作为材料源,并从“无裂区”取样。
 
  试样需打上识别标记或数字,应尽可能地远离试验区域,比如在弯梁试样的两端。
 
  在表面状态方面,应力腐蚀裂纹的萌生包含某些初始的表面反应,故试样的表面状态对试验结果起着明显的影响,不同设备技术可导致表面层产生不同的组织结构以及残余应力。表面状态改变的影响常带随试样截面的增大而减小。
 
  (4)关于力学加载方面
 
  决定试样力学状态的是试样类型和加载方式。试样可分为光滑试样、带缺口试样和预裂纹试样三种类型。
 
  1)光滑试样  如圆棒试样、板状试样、U型试样、C型环试样、音叉型试样等,这类试样没有人为加工缺口,对试样表面粗糙度有一定要求或希望保持原始产品的表面状态。
 
  2)带缺口试样  在上述各种试样上人为地开一几何缺口,造成应力集中以达到目的。这类几何缺口在加工时要求几何形状严格统一,使其受力条件一致。
 
  3)预裂纹试样 应用人工机械缺口加上预制疲劳裂纹,特点是可大大缩短应力腐蚀试验时间并模拟某些构件带裂纹服役的实际状况。图6.2-6给出应力腐蚀试验中各种预裂纹试样的几何形状,相关应力强度因子计算见GB/T15970.6-1998或IS07539-6:1989。
 
  无论采用光滑的、缺口的或预裂纹的试样,其加载方法可大致分成恒载荷、恒应变和使用慢应变速率三种类型。

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