恒载荷法简介:恒载荷法是试验过程中试样加载载荷保持不变的一种评价方法与光滑试样相同,亦属于通过/失败类评价方法,可用于材料的合格性验收。将试样的一端固定,另一端加上恒定的拉伸静载荷,然后将试样浸泡在腐蚀介质中,记录SCC发生的时间。应用领域:由于其初始应力明确,试验结果可定量描述材料应力腐蚀敏感性。与恒位移法相比,恒载荷法特别适用于初始应力明确,试验过程中应力保持恒定的情况。例如,在实际工程中,大型构件在加工、制造或随后的使用过程中不可避免地会产生各种缺陷,即所谓的“带缺陷服役”。在这种情况下,构件承受的外部载荷不会随各种缺陷程度的加深而改变。另外,依据断裂力学理论,构件发生断裂失效是由裂纹萌生、裂纹扩展、裂纹失稳撕裂几个过程组成。其中,裂纹萌生过程用时较长,约占全过程的90%左右。从这点上讲,恒载荷试验所得结果比恒位移试验所得结果更能表示裂纹萌生时间。因此,恒载荷试验有很强的工程应用价值。优点:应力状态明确、试验方法简单、试验周期相对较短,试验没有试样类型和尺寸限制航空航天紧固件制造中,腐蚀试验检验材料在极端环境下的抗腐蚀与抗疲劳性能。江苏天气气管道腐蚀试验中心

试验标准:为保证试验结果的准确性和可比性,需遵循国际或行业标准,常见标准包括:GB/T15970《金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验》(系列标准,涵盖U型弯曲、C型环、SSRT等方法);ASTMG30《恒载荷应力腐蚀试验标准方法》;ASTMG39《慢应变速率拉伸应力腐蚀试验标准方法》;ISO7539《金属和合金的腐蚀—应力腐蚀试验—试验方法指南》。应力腐蚀:金属材料在各种环境中服役时,即使无载荷也会发生腐蚀,导致失重,当存在应力时,在特定环境中的腐蚀会引起裂纹形核扩展,导致滞后开裂,称为应力腐蚀。上海抗氢致开裂腐蚀试验腐蚀试验对医疗器械至关重要,评估不锈钢等材料在人体模拟液中的腐蚀行为,保障使用安全。

慢应变速率试验(SSRT)则是在一定环境中将拉伸试件放入特制的慢应变速率试验机中,以恒定不变的相当缓慢的应变速度通过试验机十字头位移而把载荷施加到试件上,以强化应变状态来加速应力腐蚀开裂(SCC)过程的发生和发展。由于试验处于环境室中,可在慢拉伸过程中同时研究其他因素如温度、电极电位和溶液pH值等对应力腐蚀过程的影响。该试验可采用无裂纹试样或缺口试样,将试样在特定的腐蚀介质和惰性介质中缓慢拉断后,就可以根据延伸率等参数的不同和断口形貌及二次裂纹的特征来评定特定材料-介质体系对应力腐蚀破裂的敏感性。慢应变速率法对应力腐蚀开裂有较高的灵敏性,且可以得到很多有用的信息,可定量地判断应力腐蚀破裂敏感性的大小。然而,其缺点是设备复杂,确定应变速率值的影响因素很多,对材料要求苛刻,且不能提供更多的信息,在比较腐蚀环境和空气中的拉伸曲线时,不容易比较裂纹的潜伏期和扩展期,很难估计裂纹扩展速度。
慢应变速率试验:慢应变速率试验(SSRT),是在一定环境中将拉伸试件放入特制的慢应变速率试验机中,以恒定不变的相当缓慢的应变速度通过试验机十字头位移而把载荷施加到试件以强化应变状态来加速SCC过程的发生和发展。由于试验处于环境室中,可在慢拉伸过程中同时研究其它因素如温度、电极电位和溶液pH值等对应力腐蚀过程的影响。该试验可采用无裂纹试样或缺口试样,将试样在特定的腐蚀介质和惰性介质中缓慢拉断后,就可以根据延伸率等参数的不同和断口形貌及二次裂纹的特征来评定特定材料—介质体系对应力腐蚀破裂的敏感性。与前两种方法相比,慢应变速率法具有较大的优越性。首先,慢应变速率法对应力腐蚀开裂有较高的灵敏性。其次,用慢应变速率法可以得到很多有用的信息,可定量地判断应力腐蚀破裂敏感性的大小。慢应变速率法的缺点是设备复杂,确定应变速率值的影响因素很多,对材料过分苛刻。此外慢应变速率法不能提供更多的信息,在比较腐蚀环境和空气中的拉伸曲线时,不容易比较裂纹的潜伏期和扩展期,很难估计裂纹扩展速度。腐蚀试验前必须对试样进行严格的表面处理和清洁工作。

慢应变速率拉伸试验(SlowStrainRateTesting,SSRT):原理:在腐蚀介质中,以极低的应变速率(通常为\(10^{-6}\sim10^{-8}\)s⁻¹)对试样施加拉伸载荷,直至断裂。通过对比试样在空气(或惰性介质)和腐蚀介质中的力学性能(如断裂强度、延伸率、断面收缩率),评价应力腐蚀敏感性。评价指标:敏感性系数(如断裂时间比值、延伸率损失率);断口形貌(应力腐蚀开裂的断口多为脆性断裂特征,可通过扫描电镜观察)。特点:试验周期短(通常几天至几周),能加速应力腐蚀过程,适用于研究应力腐蚀机理,但与实际工况的关联性需结合具体场景分析。腐蚀试验可以模拟海洋、化工等特殊环境的腐蚀情况。嘉兴石油管道腐蚀试验
腐蚀试验前需要确认试样的化学成分和热处理状态。江苏天气气管道腐蚀试验中心
断裂力学法(ASTMG41-2018):参数:测量应力腐蚀临界强度因子(KISCC)和裂纹扩展速率(da/dt)。步骤:预制疲劳裂纹(如三点弯曲试样);在腐蚀介质中施加交变载荷,使用DC电位法监测裂纹扩展;绘制da/dtvsK曲线,确定KISCC值(如2205双相钢在海水环境中KISCC≥80MPa・m¹/²)。应力腐蚀试验是一种评估材料在同时承受拉应力和腐蚀环境共同作用下抗腐蚀性能的重要方法。这种试验对于确保材料在实际应用中的可靠性和安全性具有重要意义,尤其在航空航天、石油化工、能源等领域,材料的应力腐蚀敏感性直接关系到设备的安全运行和使用寿命。江苏天气气管道腐蚀试验中心
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