應力腐蝕測試的一般性指導原則有哪些？

2021年04月13日 13:49:21人氣：1744來源：北京華測試驗儀器有限公司

　　應力腐蝕測試涉及環(huán)境、力學加載和材料取樣幾個方面的諸多因素。標準GB/T15970.1-1995和國ji標準ISO7539-1：1987對選擇和使用各種測試方法及其注意事項給出了比較詳細的一般性指導原則。一些要點簡述如下。

　　(1)關于測試方法選擇

　　應力腐蝕試驗目的常常是比服役條件下更快地獲得信息，但同時又能預示服役行為。常用的加速方法有使用較高應力、慢的連續(xù)變形、預裂紋試樣、比現(xiàn)役環(huán)境含更高濃度化學物質(zhì)的試驗環(huán)境、增加溫度和電化學等。要注意試驗和服役行為中的破壞機理的細節(jié)不能有顯著差別。

　　當選擇通過或不通過型的試驗方法時，要注意該方法不應太苛刻，否則導致原適用于特定使用條件的材料被宣告不能使用；也不應太寬容，否則可能發(fā)生破壞的材料卻允許使用。

　　(2)關于環(huán)境因素方面

　　應力腐蝕測試中，環(huán)境因素十分重要。在不同環(huán)境中，一系列合金相對的破裂敏感性不一定相同。試驗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，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，導致破裂的局部環(huán)境與總體環(huán)境常常不同。

　　不同實驗室中制備相同規(guī)格的溶液可能會產(chǎn)生較小的差別，它一般不會影響應力腐蝕的試驗結果，但在某些場合環(huán)境的較小變化能促使破裂敏感性明顯改變。

　　溫度對應力腐蝕有重要影響，因此應嚴格控制試驗溫度，且應盡可能選擇對應服役環(huán)境的溫度。

　　考慮到環(huán)境介質(zhì)在長時間的測試過程中可能發(fā)生變化，應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期間補充溶液。

　　要注意溶解的氧常常在應力腐蝕破裂過程中起重要作用，例如某些鋁合金在充氣溶液中的試驗可在幾個小時發(fā)生破斷，但在脫氣溶液中，試驗很長時間也不產(chǎn)生破斷。

　　電位對應力腐蝕行為有顯著影響，有必要采取預防措施使浸在試驗溶液中的試樣與試驗裝置的其它金屬部件進行絕緣。常常出現(xiàn)這種情況，有的實驗室要研究服役狀態(tài)的破環(huán)，認為自然腐蝕電位下的試驗更加現(xiàn)實。要注意自然腐蝕電位取決于許多因素如表面狀態(tài)、環(huán)境條件細節(jié)和暴露時間等。即使在同一實驗室試驗環(huán)境中，機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。為縮短時間因素或獲得較好的重現(xiàn)性，可考慮采用電化學控制。

　　含有試樣和應力腐蝕試驗介質(zhì)的試驗槽應采用對介質(zhì)惰性的材料制成，通常為玻璃、有機玻璃或聚四氟乙烯。

　　試驗時*好是在試樣與試驗環(huán)境接觸后，再施加應力，否則加載后應盡快將試樣暴露于試驗環(huán)境中。

　　(3)關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、費用和試驗設備(如有效負荷、試驗容器的體積等)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。有時采用折衷方案。

　　從整體材料上采樣時，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力等有關因素。

　　針對失效分析的應力腐蝕測試*好以破壞的部件作為材料源，并從“無裂區(qū)”取樣。

　　試樣需打上識別標記或數(shù)字，應盡可能地遠離試驗區(qū)域，比如在彎梁試樣的兩端。

　　在表面狀態(tài)方面，應力腐蝕裂紋的萌生包含某些初始的表面反應，故試樣的表面狀態(tài)對試驗結果起著明顯的影響，不同設備技術可導致表面層產(chǎn)生不同的組織結構以及殘余應力。表面狀態(tài)改變的影響常帶隨試樣截面的增大而減小。

　　(4)關于力學加載方面

　　決定試樣力學狀態(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，這類試樣沒有人為加工缺口，對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一幾何缺口，造成應力集中以達到目的。這類幾何缺口在加工時要求幾何形狀嚴格統(tǒng)一，使其受力條件一致。

　　3)預裂紋試樣應用人工機械缺口加上預制疲勞裂紋，特點是可大大縮短應力腐蝕試驗時間并模擬某些構件帶裂紋服役的實際狀況。圖6.2-6給出應力腐蝕試驗中各種預裂紋試樣的幾何形狀，相關應力強度因子計算見GB/T15970.6-1998或IS07539-6：1989。

　　無論采用光滑的、缺口的或預裂紋的試樣，其加載方法可大致分成恒載荷、恒應變和使用慢應變速率三種類型。

關鍵詞：試驗裝置試驗設備

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