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應(yīng)力腐蝕測(cè)試的一般性指導(dǎo)原則有哪些？
日期：2021-04-13瀏覽：2048次
應(yīng)力腐蝕測(cè)試涉及環(huán)境、力學(xué)加載和材料取樣幾個(gè)方面的諸多因素。標(biāo)準(zhǔn)GB/T15970.1-1995和國(guó)ji標(biāo)準(zhǔn)ISO7539-1：1987對(duì)選擇和使用各種測(cè)試方法及其注意事項(xiàng)給出了比較詳細(xì)的一般性指導(dǎo)原則。一些要點(diǎn)簡(jiǎn)述如下。
(1)關(guān)于測(cè)試方法選擇
應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)?zāi)康某３Ｊ潜确蹢l件下更快地獲得信息，但同時(shí)又能預(yù)示服役行為。常用的加速方法有使用較高應(yīng)力、慢的連續(xù)變形、預(yù)裂紋試樣、比現(xiàn)役環(huán)境含更高濃度化學(xué)物質(zhì)的試驗(yàn)環(huán)境、增加溫度和電化學(xué)等。要注意試驗(yàn)和服役行為中的破壞機(jī)理的細(xì)節(jié)不能有顯著差別。
當(dāng)選擇通過(guò)或不通過(guò)型的試驗(yàn)方法時(shí)，要注意該方法不應(yīng)太苛刻，否則導(dǎo)致原適用于特定使用條件的材料被宣告不能使用；也不應(yīng)太寬容，否則可能發(fā)生破壞的材料卻允許使用。
(2)關(guān)于環(huán)境因素方面
應(yīng)力腐蝕測(cè)試中，環(huán)境因素十分重要。在不同環(huán)境中，一系列合金相對(duì)的破裂敏感性不一定相同。試驗(yàn)需盡可能地模擬使用條件。某些典型溶液盡管已廣泛地用于某種類型的合金，但常常受到非議，如不銹鋼采用沸騰MgCl2溶液和碳鋼采用沸騰硝酸鹽溶液就是兩個(gè)明顯的例子，其主要原因之一是它們通常不能再現(xiàn)工廠條件。
在模擬服役環(huán)境時(shí)，要注意在縫隙或發(fā)生熱交換的界面處可產(chǎn)生物質(zhì)的局部濃縮，導(dǎo)致破裂的局部環(huán)境與總體環(huán)境常常不同。
不同實(shí)驗(yàn)室中制備相同規(guī)格的溶液可能會(huì)產(chǎn)生較小的差別，它一般不會(huì)影響應(yīng)力腐蝕的試驗(yàn)結(jié)果，但在某些場(chǎng)合環(huán)境的較小變化能促使破裂敏感性明顯改變。
溫度對(duì)應(yīng)力腐蝕有重要影響，因此應(yīng)嚴(yán)格控制試驗(yàn)溫度，且應(yīng)盡可能選擇對(duì)應(yīng)服役環(huán)境的溫度。
考慮到環(huán)境介質(zhì)在長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試過(guò)程中可能發(fā)生變化，應(yīng)盡可能采用較大的溶液體積和較小的金屬暴露面積或在試驗(yàn)期間補(bǔ)充溶液。
要注意溶解的氧常常在應(yīng)力腐蝕破裂過(guò)程中起重要作用，例如某些鋁合金在充氣溶液中的試驗(yàn)可在幾個(gè)小時(shí)發(fā)生破斷，但在脫氣溶液中，試驗(yàn)很長(zhǎng)時(shí)間也不產(chǎn)生破斷。
電位對(duì)應(yīng)力腐蝕行為有顯著影響，有必要采取預(yù)防措施使浸在試驗(yàn)溶液中的試樣與試驗(yàn)裝置的其它金屬部件進(jìn)行絕緣。常常出現(xiàn)這種情況，有的實(shí)驗(yàn)室要研究服役狀態(tài)的破環(huán)，認(rèn)為自然腐蝕電位下的試驗(yàn)更加現(xiàn)實(shí)。要注意自然腐蝕電位取決于許多因素如表面狀態(tài)、環(huán)境條件細(xì)節(jié)和暴露時(shí)間等。即使在同一實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)環(huán)境中，機(jī)加工或拋光表面的自腐蝕電位值常常與服役條件(如工廠軋制氧化或帶銹表面)的電位不同。為縮短時(shí)間因素或獲得較好的重現(xiàn)性，可考慮采用電化學(xué)控制。
含有試樣和應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)介質(zhì)的試驗(yàn)槽應(yīng)采用對(duì)介質(zhì)惰性的材料制成，通常為玻璃、有機(jī)玻璃或聚四氟乙烯。
試驗(yàn)時(shí)*好是在試樣與試驗(yàn)環(huán)境接觸后，再施加應(yīng)力，否則加載后應(yīng)盡快將試樣暴露于試驗(yàn)環(huán)境中。
(3)關(guān)于試樣的尺寸和制備
試樣大小的最終選擇取決于許多因素，一方面由于材料的利用率、費(fèi)用和試驗(yàn)設(shè)備(如有效負(fù)荷、試驗(yàn)容器的體積等)等原因常希望使用小試樣，另一方面采用較大試樣可使整體材料更具代表性。有時(shí)采用折衷方案。
從整體材料上采樣時(shí)，取向要考慮服役狀態(tài)、材料形狀、晶粒取向、非金屬夾雜物和第二相及殘余應(yīng)力等有關(guān)因素。
針對(duì)失效分析的應(yīng)力腐蝕測(cè)試*好以破壞的部件作為材料源，并從“無(wú)裂區(qū)”取樣。
試樣需打上識(shí)別標(biāo)記或數(shù)字，應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)離試驗(yàn)區(qū)域，比如在彎梁試樣的兩端。
在表面狀態(tài)方面，應(yīng)力腐蝕裂紋的萌生包含某些初始的表面反應(yīng)，故試樣的表面狀態(tài)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果起著明顯的影響，不同設(shè)備技術(shù)可導(dǎo)致表面層產(chǎn)生不同的組織結(jié)構(gòu)以及殘余應(yīng)力。表面狀態(tài)改變的影響常帶隨試樣截面的增大而減小。
(4)關(guān)于力學(xué)加載方面
決定試樣力學(xué)狀態(tài)的是試樣類型和加載方式。試樣可分為光滑試樣、帶缺口試樣和預(yù)裂紋試樣三種類型。
1)光滑試樣 如圓棒試樣、板狀試樣、U型試樣、C型環(huán)試樣、音叉型試樣等，這類試樣沒(méi)有人為加工缺口，對(duì)試樣表面粗糙度有一定要求或希望保持原始產(chǎn)品的表面狀態(tài)。
2)帶缺口試樣 在上述各種試樣上人為地開(kāi)一幾何缺口，造成應(yīng)力集中以達(dá)到目的。這類幾何缺口在加工時(shí)要求幾何形狀嚴(yán)格統(tǒng)一，使其受力條件一致。
3)預(yù)裂紋試樣 應(yīng)用人工機(jī)械缺口加上預(yù)制疲勞裂紋，特點(diǎn)是可大大縮短應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)時(shí)間并模擬某些構(gòu)件帶裂紋服役的實(shí)際狀況。圖6.2-6給出應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)中各種預(yù)裂紋試樣的幾何形狀，相關(guān)應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算見(jiàn)GB/T15970.6-1998或IS07539-6：1989。
無(wú)論采用光滑的、缺口的或預(yù)裂紋的試樣，其加載方法可大致分成恒載荷、恒應(yīng)變和使用慢應(yīng)變速率三種類型。
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