慢应变速率应力腐蚀试验机培训.pptx

慢应变速率应力腐蚀试验机 SLOW STRAIN RATE TEST SYSTEM 试验机知识讲座 系列之六 上海百若试验仪 器有限公 司 应力腐蚀开裂是危害性最大的局部腐蚀形态破坏形式 之一，在腐蚀过程中，若有微裂纹形成，其扩展速度比其 它类型的局部腐蚀速度要快几个数量级，应力腐蚀是一种 “灾难性的腐蚀”会造成如桥梁坍塌，飞机失事，油罐爆 炸，管道泄漏等事故，此外，核电站，船只，锅炉，石油 化工等行业不时有应力腐蚀断裂事故的发生。造成了巨大 的生命和财产损失。 19世纪下半叶，英军在印度生产的弹壳每到雨季就会 发生破裂。由于不了解真正的原因，当时给了个不恰当的 名字叫“季脆”，后来，经过人们不断的研究才知道了弹 壳破裂的原因是黄铜弹壳的应力加上印度大气中含有微量 NH3的共同作用，引起了铜合金的应力腐蚀开裂。空气中 少量的NH3是鼻子嗅不到的，却能引起黄铜的氨脆。 应力腐蚀破坏案例 慢应变速率应力腐蚀试验： 对处于一定环境条件下的试样，以缓慢的拉伸 速率施加应力，直至试样断裂，以测定材料应力 腐蚀断裂的敏感性。 慢应变速率应力腐蚀试验基本知识 应力腐蚀(SCC) : 应力腐蚀是指指材料在拉应力和特定的化学介 质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。 慢应变速率试验： Slow strain rate testing(简称SSRT) 应力腐蚀发生一般有以下四个特征： 1.一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会 产生应力腐蚀。 2.对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC， 即临界应力强度因子要大于KSCC，裂纹才会扩 展。 3.一般应力腐蚀都属于脆性断裂。 4.应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 610-3 mm/min，而且存在萌生期，扩展区和失稳断裂 区三部分。 应力腐蚀开裂过程分为三个阶段： 裂纹萌生 裂纹源多在保护膜破裂处，而膜的破裂可能与金属受力 时应力集中与应变集中有关，此外，金属中存在孔 蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀等往往是SCC裂纹萌生处。 萌生期长短，少则几天，长达几年，几十年，主要 取决于环境特征与应力大小。 裂纹扩展 应力腐蚀开裂裂纹的扩展速率da/dt与裂纹尖端的应力 强度因子K1的关系如右图所示. 在第一阶段da/dt随K1降低而急剧减少。当K1降到K1scc 以下时应力腐蚀开裂裂纹不再扩展，因此K1scc时评 定材料应力腐蚀开裂倾向的指标之一。 在第二阶段，裂纹扩展与应力强度因子K1大小无关，主 要受介质控制。 失稳断裂 纯粹由力学因素K1控制，da/dt随K1增大迅速增加直至 断裂。 影响应力腐蚀开裂的因素 每种合金的应力腐蚀开裂只对某些特殊介质敏感 下表列出了各种合金应力腐蚀开裂的环境介质体系 合金腐蚀介质 碳钢和低合金钢 NaOH溶液，含有硝酸根，碳酸根，硫化氢水溶液，海水， 海洋大气和工业大气，硫酸硝酸混合液，三氯化铁溶液 ，湿的COCO2,空气 高强度钢蒸馏水，湿大气，氯化物溶液，硫化氢 奥氏体不锈钢 高温碱液，高温高压含氧纯水，氯化物水溶液，海水，浓 缩锅炉水，水蒸气(260C)，湿润空气（湿度90%），硫化 氢水溶液，NaClH2O2水溶液，二氯乙烯等 铜合金 NH3蒸汽，氨溶液，汞盐溶液，含SO2的大气，三氯化铁， 硝酸溶液 钛合金 发烟硝酸，海水，盐酸，含Cl,Br,I水溶液，甲醇，三 氯乙烯，CCl4，氟利昂 铝合金 NaCl水溶液，海水，水蒸气，含二氧化硫的大气，含 Br,I水溶液，汞 慢应变速率应力腐蚀试验机的执行标准： ISO 7539-7-2005 Corrosion of metals and alloys Stress corrosion testing Part7: Method for slow strain rate testing GB/T15970.7 2000（idtISO7539-7：1989） 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第7部分：慢应变速率试验 （Corrosion of metal and alloys Stress corrosion testing - Part7:Slow strain rate testing ） HB 7235-1995 慢应变速率应力腐蚀试验方法 注：不同的行业，不同的材料有不同的慢应变速率应力腐蚀试验标准。 下面列举部分试验标准： HB 5260-1983 马氏体不锈钢拉伸应力腐蚀试验方法 GB/T10126-88 铁-铬-镍合金在高温水中应力腐蚀试验方法 GB/T4157-84 金属抗硫化物应力腐蚀开裂恒负荷拉伸试验方法 SYJ12-85 天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求 SYG59-91 控制钢制设备焊缝硬度与防止硫化物应力开裂方法 GB/T12445.1-90 高强度合金双悬臂（DCB）试样应力腐蚀试验方法 GB/T12445.2-90 高强度合金悬臂弯曲（CANT）预裂纹试样应力腐蚀试 验方法 GB/T12445.3-90 高强度合金楔形张开加载（WOL）预裂纹试样应力腐 蚀试验方法 慢应变速率应力腐蚀试验机的组成： 1应力腐蚀加载系统 2介质池系统 3试验夹具 4测控系统 5试验软件 6计算机 7打印机 1应力腐蚀加载系统 高压釜提升机构 高压釜（内装试样 ） 试样变形测量传感器 （光栅位移传感器） 试样加载、控制部分 国内外常见的慢应变速率应力腐蚀试验机 应力腐蚀加载系统技术参数 最大试验力：10kN、20kN、30kN、50kN 试验力范围：1%100% 试验力示值相对误差：0.5% 试验力分辨率：250000码，全程不分档，分辨率不变 加载头最大移动范围：100mm 加载头移动速度：0.025mm/s10-7mm/s 加载头速度控制精度：0.5% 加载头位移测量精度：0.5% 加载头位移分辨率：0.0001m 疲劳加载波形：正弦波 疲劳加载正弦波频率：0.0012Hz 2介质池系统 介质池系统是慢应变速率应力腐蚀试验机最复 杂、变化最大的部分。这是由材料和环境的多样 性决定的。概括起来大致有以下几种介质池： 1.盐雾介质池 2.液体介质池 3.高温气氛介质池 4.高温高压介质池 5.高温常压 1. 盐雾介质池 盐雾介质池系统技术参数 盐雾介质池材质：耐热玻璃、有机玻璃 盐雾介质池容积：2.5L3L 盐雾介质池温度范围：常温50， 温度控制精度：2； 盐雾沉降量：15mL/80cm2h 2. 液体介质池 液体介质池系统技术参数 液体介质池材质：耐热玻璃 液体介质池容积：2.5L3L 液体介质池温度范围：常温50， 介质池内溶液：Cl-溶液、磷酸酯液压油、醋 酸、Na2CrO4及混合溶液等。 溶液介质可在试验过程中程序控制加入和排 出。 3. 高温气氛介质池 高温气氛介质池系统技术参数 高温气氛介质池材质：不锈钢 高温气氛介质池容积：不小于2.2升 高温气氛：Ar2气氛 温度范围：常温300 压力要求：常压0.2MPa 4. 高温高压介质池 高温介质池系统技术参数 高温介质池材质：C-276哈氏合金 高温介质池容积：不小于2.2升 介质池内溶液：Cl-溶液、磷酸酯液压油、醋酸、 Na2CrO4及混合溶液。 最高温度：600 最高压力：30MPa 5. 高温常压介质池 高温常压介质池系统技术参数 高温常压介质池材质：C-276哈氏合金、316、304等 高温常压池容积：不小于2.2升 介质池内溶液：Cl-溶液、磷酸酯液压油、醋酸、Na2CrO4 及混合溶液等。 最高温度：600 3裂纹扩展检测系统 裂纹扩展检测系统功能 试验过程中动态检测裂纹扩展情况。 自动记录裂纹出现的时间点。 自动判断裂纹并停止试验。 4试验夹具 最常用的有下面几种试样的夹具： M10x1公制圆试样 8销孔板形试样 1/2CT试样 1/4细圆试样 M12公制圆试样 M6公制细圆试样 夹具的材料一般用： C-276哈氏合金 不锈钢316 镍基合金钢 钛基合金钢 5上海百若测控系统 新一代AEC-1200控制器： 基于AEC-1000全功能控制器升级； 数据处理速度提升300%； 全贴片器件设计，自动贴片机生产，更可靠； 低频正弦波加载功能； 加载频率可设置：0.012Hz 可应用于长期加载测试 扩展USB接口，方便连接电脑 内嵌式总线结构，方便维护 6上海百若试验软件 自动数据处理：试验完后系统依标准要求，自动进行数据处理； 软件调零：按下调零键，示值便自动复零； 数据断电保留； 继续被中断的试验； 支持20天以上的连续试验； 数字显示：全数字显示试验力值、试验速率、时间、温度、试验曲线； 峰值保持：试验结束后保持峰值； 自动保护：自动实现超载、断裂、位移保护，自动记录断裂时间； 自动打印：试验完后可自动打印出试验报告和试验曲线； 记录和输出应力应变和自腐蚀电位时间两组试验数据和曲线图，并可以 记录和计算出断裂寿命、抗拉强度、断面收缩率、应变量、试样的延伸率、 应力 - 应变积分（物理意义为外力对试样做的功）。 7慢应变速率应力腐蚀试验结果的综合评定（1） 在载荷拉伸曲线上，将在惰性介质中的各特征参数与在腐蚀介 质中的特征参数进行对比，采用公式进行SSRT试验结果评定，公式 如下： 其中：ISCC 应力腐蚀敏感性指数 I惰在惰性介质中的试验参数 I腐在腐蚀介质中的试验参数 ISCC 值越大，应力腐蚀敏感性越大。 7慢应变速率应力腐蚀试验结果的综合评定（2） 评定应力腐蚀开裂敏感性指数Iscc，目前比较认