4.4.6. При вычислении перед проведением испытания длины исходной предварительно нанесенной усталостной трещины учитывают, что трещина может иметь кривизну и максимальная длина трещины может быть больше измеренной на поверхности образца.
5.1. Ячейка, в которой помещается образец и среда для испытания на КР, представляет собой сосуд, изготовленный из стекла или другого химически инертного материала, не имеющего электрического взаимодействия с опытным образцом.
Примечание. Следует учитывать выщелачивающее воздействие на стекло концентрированных растворов гидроокиси натрия, а также менее очевидные реакции между материалом сосуда и испытательной средой. Так, в горячей высокочистой водной среде во время испытания выщелачивается достаточное количество двуокиси кремния из стеклянной стандартной лабораторной посуды, которое может значительно повлиять на коррозионное поведение образцов, изготовленных из низколегированной стали.
5.2. Если трещина зарождается на поверхности, через которую происходит теплопередача, следует проектировать такую испытательную ячейку, которая учитывала бы этот эффект, так как местное увеличение концентрации веществ в растворе вблизи поверхности раздела может играть важную роль в стимулировании процесса растрескивания, особенно в тех случаях, когда за счет испарения на поверхности происходит осаждение растворенных веществ (растрескивание труб из нержавеющей стали под теплоизоляцией, щелочное растрескивание клепаных паровых котлов из низколегированной стали).
5.3. При проектировании испытательных ячеек следует учитывать соотношение площади образцов и объема раствора, в который они погружены (п. 3.1.3).
Начало испытаний на коррозию под напряжением означает контакт среды с образцами, в которых созданы напряжения. Однако несоблюдение последовательности этапов может повлиять на полученные результаты. Например, при коррозионных испытаниях в атмосфере на результаты влияет время года, когда начинается данное испытание, а также ориентация образца, т.е. расположение растянутой поверхности образцов, при испытаниях на изгиб (горизонтально кверху или книзу, или под каким-то другим углом). Но даже в лабораторных условиях на результаты может влиять отношение времени приложения напряжения ко времени подведения среды, а также время достижения температуры испытания или время до начала какого-либо электрохимического стимулирования. Следует учитывать также данные испытаний с возрастающей нагрузкой образцов с предварительно нанесенными трещинами, указанные в п. 4.4.4.
7.1. Число стандартных методов испытания на КР и методов оценки полученных результатов увеличивается за последние годы. Поэтому выбор метода оценки зависит от ряда факторов, что не исключает в ряде случаев применения достаточно простой оценки.
7.2. Первый метод оценки заключался в определении времени до разрушения (или отсутствия разрушения) образца. Следует учитывать ряд ограничений при его применении: влияние жесткости нагружающего устройства, вязкость разрушения материала, агрессивность среды, число образовавшихся трещин, толщину образца и другие факторы, рассмотренные в п. 2.2.
7.3. Оценка сопротивления КР материалов по времени до разрушения при данном напряжении даже при использовании стандартного оборудования не всегда оправдана. Пороговый уровень напряжения или (для образцов с предварительно нанесенной трещиной) пороговый коэффициент интенсивности напряжений является более надежной основой для сопоставления результатов.
Предпочтительнее испытывать образцы в диапазоне уровней начального напряжения или начального коэффициента интенсивности напряжения, чем проводить большое количество повторных испытаний при одном и том же уровне напряжения или коэффициента интенсивности напряжения. При использовании такого подхода можно ожидать различий в полученных результатах в зависимости от типа испытания. Уровень порогового напряжения (или порогового коэффициента интенсивности напряжения) в испытании при постоянной нагрузке имеет тенденцию к уменьшению в сравнении с уровнями в условиях постоянной общей деформации.
Следует учитывать, что результаты зависят от испытательной среды, пороговое значение при испытании в одном растворе отличается от порогового значения при испытаниях в других растворах.
7.4. Для уменьшения числа испытуемых образцов при определении порогового напряжения используют систему бинарного поиска. При этом первое испытание проводят при начальном напряжении, равном половине предела прочности исследуемого материала, последующие испытания - при напряжениях, кратных другим долям предела прочности, как показано на чертеже, в зависимости от того, будет или нет происходить разрушение образцов в предыдущем испытании.
7.5. При испытаниях в качестве критерия используют время до появления первой трещины. При осмотре образцов во время испытания следует соблюдать осторожность, чтобы избежать загрязнения поверхностей. Некоторые растворы, используемые для выявления трещин, содержат значительные количества вредных примесей, которые сами по себе могут вызывать КР. Следует принимать во внимание, что снятие образцов с испытания и последующая повторная постановка могут повлиять на результаты испытаний, поэтому следует иметь несколько образцов на одном уровне напряжения, чтобы исключить повторную постановку.
Методика бинарного поиска для определения порогового напряжения
Р - разрушился;
HP - не разрушился;
sв - временное сопротивление при растяжении
Часто образцы осматривают под микроскопом при малом увеличении. В таких случаях следует использовать стандартное увеличение (например, 20´), поскольку выявление трещин зависит от разрешающей способности используемой системы.
7.6. Из определения коррозии под напряжением видно, что оно включает объединенное действие двух факторов; следовательно, индивидуальный эффект среды должен оцениваться отдельно для подтверждения того, что испытуемый образец разрушился от КР.
Программа работ должна включать испытание ненапряженных образцов, которые исследуют после окончания испытания различными методами с целью получения сравнительных данных.
7.7. Результаты испытаний при малой скорости деформации оценивают, используя ряд параметров. Эффекты КР можно представить в виде кривой зависимости прогиба от нагрузки или через максимально достигнутую нагрузку или удлинение при разрушении. Эти характеристики, а также относительное сужение используют для выражения чувствительности к КР. При оценке результатов сочетание нагрузки и пластичности может являться полезной основой для сравнения. Как и в других методах испытания, время до разрушения является полезным параметром оценки, результаты обычно нормализуются делением их на время до разрушения в инертной среде при одинаковой скорости деформации и температуре. Иногда для оценки чувствительности к КР исследуют внешний вид поверхности излома. В качестве критерия используют процентное отношение площади разрушения вследствие воздействия окружающей среды к пластическому разрушению.
7.8. Скорость распределения коррозионных трещин или пороговый коэффициент интенсивности напряжения являются важной информацией, которая необходима конструктору. Использование образцов с предварительно нанесенными трещинами наиболее пригодно при оценке (с некоторыми оговорками) скорости роста трещин. Распространение трещин можно проследить различными способами: например, изменением податливости, с помощью рентгена, акустической эмиссии, измерения падения потенциала и т.д. Гладкие образцы используют для определения скорости развития трещин при прерывистом испытании, при котором по истечении различных интервалов времени определяют трещины различной длины. Пороговые коэффициенты интенсивности напряжения определяют на основании вышерассмотренных наблюдений или при испытании при возрастающей нагрузке образцов с предварительно нанесенными трещинами.
7.9. Результаты испытаний на КР следует обрабатывать методами математической статистики, если это возможно.
Рекомендуемое
1. Коррозионное растрескивание (КР) - поражение металла, вызванное одновременным воздействием коррозионной среды и номинально статическим растягивающим напряжением, в результате которого обычно образуются трещины. Этот процесс часто значительно снижает несущую способность металлических конструкций.
2. Пороговое напряжение при КР (sкр) - напряжение, выше которого трещины от КР возникают и растут при определенных условиях испытания.
3. Пороговый коэффициент интенсивности напряжения при КР (КIкр) - коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации, характеризующий сопротивление материала росту трещины при коррозионном растрескивании (в данных условиях электролит, температура и т.п.), ниже которого рост трещины отсутствует или скорость роста не превышает 0,0001 мм/ч.
4. Коэффициент интенсивности напряжений (К1) - величина, характеризующая интенсивность напряжений вблизи вершины трещины в линейно упругой среде при отрывном типе деформации (поверхности трещины отходят друг от друга по нормали) в условиях трехосного напряженного состояния материала (при плоской деформации).
5. Испытательная среда - эксплуатационная или лабораторная среда, в которой экспонируется испытуемый образец. Концентрация среды поддерживается постоянной или меняется установленным образом. При КР состав среды часто является весьма специфичным.
6. Начало испытания - время, когда приложено напряжение или образец помещен в коррозионную среду, в зависимости от того, какая операция происходит позже.
7. Время до появления трещины - период времени от начала испытания до момента, когда трещина обнаруживается установленным способом.
8. Время до разрушения - период времени от начала испытания до разрушения; за критерий разрушения принимают время первого появления трещин, время полного разрушения испытуемого образца или время наступления согласованного промежуточного состояния образца.
9. Испытание при малой скорости деформации - испытание при контролируемом растяжении или изгибе испытуемого образца при начальной скорости деформации в диапазоне от 10-3 до 10-7 с-1. Деформация увеличивается непрерывно или ступенчато, но не циклически.
10. Средняя скорость роста трещины - максимальная глубина трещины (трещин) вследствие коррозионного растрескивания, деленная на время испытания.
11. Ориентация - направление продольной оси растягиваемого образца относительно некоторого установленного напряжения в полуфабрикате, из которого он приготовлен (например, направление прокатки в плите).
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством авиационной промышленности СССР
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 28.12.89 № 4192
3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
4. Стандарт полностью соответствует международному стандарту ИСО 7539-1-87
5. ПЕРЕИЗДАНИЕ с Изменением № 1, утвержденным в октябре 1990 г. (ИУС 1-91)
СОДЕРЖАНИЕ
|
1. Выбор метода 1 2. Системы нагружения 1 3. Испытательная среда 3 4. Изготовление образцов 6 5. Ячейки для испытания 9 6. Особенности начала испытаний 9 7. Оценка и обработка результатов 9 Приложение. Термины, применяемые в стандарте, и пояснения к ним 11 |
