1、總則
方法D—NACE標(biāo)準(zhǔn)DCB (雙懸臂梁)試驗,是用于測量金屬材料抗EC擴(kuò)展,使用一種開裂一停止型的斷裂力學(xué)試驗,用臨界應(yīng)力強(qiáng)度系數(shù)來表示,Kissc用于SSC而KIEc更用于一般情況的EC。方法D不依賴不確定的蝕坑和或起始裂紋,因為在有效試驗中總是要引發(fā)一個裂口。對于抗SSC的碳鋼和低合金這種方法需要的時間短。方法D給出了一個直接用數(shù)字表示的抗裂紋擴(kuò)展的額定值,而不取決于破裂/不破裂結(jié)果的評價。抗EC的斷裂力學(xué)試驗的課題,目前由NACE委員會的TG085和(WG)085c以及ASTM委員會的E8.06.02和G1.06.04正在研究。本標(biāo)準(zhǔn)的使用者應(yīng)該與這些組織及其技術(shù)活動保持聯(lián)系,以了解當(dāng)前最先進(jìn)的測試技術(shù)。
1.1 Kissc并不是材料的固有屬性,而是取決于環(huán)境暴露條件和測試方法。然而,通過認(rèn)真采用本標(biāo)準(zhǔn)所獲得的數(shù)值可用于比較目的。
1.2 本節(jié)列出了在室溫和大氣壓力下進(jìn)行DCB測試的程序和計算KIssc的操作。當(dāng)按照第7節(jié)中提出的用于在高溫和高壓下進(jìn)行測試的特定條件時,計算出的應(yīng)力強(qiáng)度因子應(yīng)寫為KEc。計算 KIEc的公式與第11.6段所述的KIssc公式相同。然而, 以下對SSC試驗條件下的材料行為的描述對于一般的EC條件可能不準(zhǔn)確。
2、試樣
2.1 標(biāo)準(zhǔn)DCB試樣設(shè)計應(yīng)符合圖11(a)。應(yīng)使用雙斜面楔塊加載DCB試樣。雙斜面應(yīng)采用 與DCB試樣相同的材料或與DCB試樣相同等級的材料。楔塊材料可用熱處理或冷作硬化來增加其硬度,這樣有助于防止在楔入時的磨損。為降低楔塊區(qū)域的腐蝕,可用聚四氟乙烯(PTFE)膠帶保護(hù)楔塊。加工后,試樣和楔塊應(yīng)儲存在低濕度區(qū)域、干燥器中或在非阻化油中,直到準(zhǔn)備進(jìn)行測試。
2.2 標(biāo)準(zhǔn)DCB試樣標(biāo)稱厚度應(yīng)為9.53 mm (0.375in);試樣的表面粗糙度不得超過0.81μm (32μin) 。當(dāng)被測材料太薄而不能滿足這一要求時,可以考慮如圖11 (a)所示的可選厚度。對于某些碳和低合金鋼的寸DCB試樣,可能比標(biāo)準(zhǔn)的DCB試樣給出較低的Krssc值。
2.3 如果管材外徑與壁厚的比值大于10,則可以從管狀產(chǎn)品制備全厚DCB試樣。邊槽應(yīng)為璧厚的20%,從而保證梁腹厚度( Bn)等于壁厚的60%。
2.4 加工邊槽時必須避免過熱和冷作硬化。最后兩道切削的金屬量應(yīng)為0.05 mm(0.002 in)。如果研磨不會使材料硬化或者回火,也可使用這種方法。
2.5 當(dāng)測試低Kissc (低于22到27MPa√m(20到25ksi√in))的材料或發(fā)生開裂困難的材料,例如:低屈服強(qiáng)度材料時,采用電火花加工(EDM)圖11(a)中所示的切槽或用疲勞預(yù)制裂紋,非常有助于SSC的發(fā)生和避免側(cè)向開裂。DCB試樣的疲勞預(yù)裂應(yīng)在負(fù)載控制下以合適的頻率進(jìn)行。疲勞預(yù)制裂紋的可接受范圍是經(jīng)過V形底座或EDM槽的末端的1至3mm(0.04至0.12in)。為了避免錯誤的高結(jié)果,最大預(yù)制載荷應(yīng)該不要超過由楔塊施加的預(yù)期初始K的70%或30MPa√m (27ksin)。最小負(fù)荷與最大負(fù)載的比值應(yīng)在0.1~0.2的范圍內(nèi)。預(yù)制裂紋應(yīng)該提升到最大預(yù)負(fù)荷2/3并持續(xù)大約20000個周期以將裂紋擴(kuò)展到可能形成殘余壓應(yīng)力的任何區(qū)域。
2.6 試樣標(biāo)記
DCB試樣每個側(cè)臂都應(yīng)在兩個孔洞附近或非楔塊加載端壓印或振動刻寫進(jìn)行識別。
注意:為了在加工過程中保持識別,應(yīng)首先在未楔入的端部標(biāo)記樣品。
2.7 硬度測量當(dāng)規(guī)定時,應(yīng)在每個試樣上進(jìn)行三次或更多的硬度讀數(shù)。平均值和測試面應(yīng)與測試數(shù)據(jù)一起報告。硬度應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)尺寸和6.35 mm (0.250 in)厚試樣的長窄面上的最后50 mm (2 in)長度內(nèi)進(jìn)行測量(見圖10)或在較薄的子樣本的側(cè)槽附近的寬面上。
3、試驗設(shè)備
3.1試驗容器的尺寸應(yīng)使測試溶液體積保持在10-12mL/cm2試樣表面積(一般每個DCB樣品1 L的試樣溶液)。測試容器的最大容積應(yīng)為10升,以方便測試溶液飽和。
3.2應(yīng)使用開槽底板或其他試樣架(電絕緣),以確保DCB試樣的均勻間隔和取向。
3.3小楔塊加載裝置可以連接到臺鉗虎鉗的鉗口上,以防便整個楔塊楔入,與DCB試樣的端部齊平?;蛘撸劭梢杂衫煸囼灆C(jī)鋪展。注意 避免過度鋪展。
3.4應(yīng)使用燒結(jié)玻璃起泡器將惰性氣體和H2S引入DCB試樣的下方。氣泡不應(yīng)撞擊DCB試樣。
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