1、范围
1.1 本规程涵盖设计、准备和使用弯曲梁应力腐蚀试样的程序。
1.2 不同的试样配置适用于不同的产品形式,例如片材或板材这种做法适用于应力水平小于材料弹性极限的任何金属试样,因此,可以准确计算或测量施加的应力。这种做法的应力计算不适用于塑性应力试样。
NOTE
这些做法的本质是只能计算施加的应力。由于应力腐蚀开裂是总应力的函数,因此对于关键应用和正确解释结果,残余应力(施加外部应力之前)或总弹性应力(施加外部应力后)应通过适当的无损方法确定,例如X射线衍射。
1.3 给出了通过暴露于气体和液体环境进行应力腐蚀测试的测试程序。
1.4 弯曲梁测试最适合板材、带材和板材等扁平产品形式。对于板材料,弯梁试样更难使用,因为必须建造更坚固的规格夹具来容纳试样。
描述了四点加载试样的双梁改性以利用较重的材料。
1.5 样品暴露在腐蚀性环境中仅作简要处理,因为其他做法涉及这方面,例如,做法D1141、G30、G36、G44、G50和G85。
1.6 弯曲梁练习通常构成恒定应变(挠度)测试。一旦开始开裂,状态裂纹尖端和未开裂区域的应力已经发生变化,因此,本实践中讨论的已知或计算的应力或应变值仅适用于裂纹开始之前存在的应力状态。
2、实务总结
这种做法涉及通过施加弯曲应力对梁试样进行定量应力。施加的应力由试样的尺寸和弯曲挠度决定。然后将受力试样暴露在测试环境中,并确定产生裂纹所需的时间。该开裂时间用于衡量材料在测试环境中所用应力水平下的耐应力腐蚀能力
3、意义和用途
弯曲梁试样设计用于测定合金板和合金板在各种环境中的应力-腐蚀行为。弯曲梁试样设计用于在低于合金弹性极限的应力水平下进行测试。对于塑料范围内的测试,应使用U形弯曲试样(参见实践G30)。虽然可以将弯曲梁试样应力到塑性范围内,但无法计算塑性应力三点和四点加载试样以及双梁试样的应力水平。因此,不建议在塑料范围内使用弯曲梁试样进行一般用途。
4、测试条件的选择
4.1 应力腐蚀试验的目的是在小范围内模拟工程应用中存在的条件(材料、应力和环境)。工程结构中的应力可以在操作(设计)应力和残余应力(来自热处理或制造)之间变化。残余应力通常更为重要,主要是因为当前的设计实践和对工艺的严格控制使操作应力远低于所用金属的屈服强度。另一方面,残余应力的大小和方向通常难以预测,也难以测量。根据约束程度,残余应力甚至可能超过材料的初始屈服强度。
4.2 通常应力腐蚀测试分为两大类:(1)评估特定应用的材料,以及(2)比较几种材料或环境的相对行为。
4.2.1 为了评估特定应用的材料,测试条件应代表材料在使用中将要承受的最恶劣条件。在标称或设计条件下进行测试可能会产生误导。一种工程结构,由于残差
应力,预计在某些点上会对其屈服强度施加应力,即使该结构的设计应力明显低于屈服强度。因此,使用弹性应力弯曲梁试件进行材料评估的价值有限。
4.2.2 为了比较材料或环境的相对应力-腐蚀行为,测试条件可能只足以在感兴趣的合金、使用的机械或热处理中或对所研究的特定环境的敏感性中产生不同程度的开裂。通过在一系列应力水平下测试一组试样,可以评估合金的应力依赖性。弯曲梁物种非常适合确定几种合金在几种环境的相对恶劣情况下的相对优点。
4.3 理想情况下,环境测试条件应与合金的预期用途相同。在选择一组测试条件时,它们(环境和应力)必须定义明确且可重现。Loginow (5)给出了详细的讨论。4.4 在弯曲梁的拉伸侧中间存在加工的缺口将在缺口的根部引起严重的三轴应力状态。根据缺口几何形状的集中因子,实际弯曲应力将大于最小测试应力,并且通常可以预期在塑料染色范围内。这种缺口试样的优点包括缺口中可能存在局部裂纹和破坏加速。但是,除非与实际使用条件直接相关,否则可能会发生误导性错误。
4.4.1位于三点加载弯曲梁的端部支撑中间的两个钻孔现场的另一种应力集中已用于评估油田设备的金属。有关该样品的制备和使用的详细信息,请参见NACE TM0177-96。已发现碳钢和低合金钢的实验室测试数据与现场数据相关。
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