Металлы и сплавы. Общие требования к методам испытаний на коррозионное растрескивание.

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к выбору, использованию и обработке результатов различных методов испытаний на коррозионное растрескивание (КР).

Общие требования к испытаниям на КР используют при планировании и проведении испытаний с целью оценки чувствительности металлов к КР.

Термины, применяемые в стандарте, и пояснения к ним приведены в приложении.

1.1. При выборе метода типа «выдержал/разрушился» необходимо, чтобы метод не был настолько «жестким», чтобы это привело к отказу от использования материала, который в конкретных условиях эксплуатации оказался бы вполне пригодным, и не был настолько «мягким», чтобы это способствовало использованию материала в условиях, где могло бы произойти его быстрое разрушение.

1.2. Цель испытания на КР состоит в более быстром получении результатов, чем это может быть в условиях эксплуатации. Как правило, это достигается за счет использования более высокого напряжения, медленной непрерывной деформации, применения образцов с предварительно нанесенными трещинами, более высокой концентрации реагентов в испытательной среде по сравнению с эксплуатационной средой, повышенной температуры и электрохимической активации. Важно контролировать эти способы так, чтобы механизм разрушения остался неизменным.

2.1. Общие положения

2.1.1. Методы нагружения испытуемых образцов независимо от исходного состояния (гладкие, надрезанные или с предварительно нанесенными трещинами) группируют по следующим признакам:

постоянная деформация;

постоянная нагрузка;

деформация с малой скоростью.

2.1.2. При использовании образцов с предварительно нанесенными трещинами критерием стойкости материала к КР является пороговый коэффициент интенсивности напряжений КIкр. Испытания допускается проводить при постоянном коэффициенте интенсивности напряжения.

2.2. Испытания при постоянной деформации

2.2.1. Эти испытания являются наиболее распространенной группой благодаря многочисленным видам испытаний на изгиб. Кроме того, они имитируют напряжения, возникающие при изготовлении изделия, с которыми наиболее часто связаны разрушения на стадии эксплуатации.

2.2.2. Листовой материал часто испытывают на изгиб; плиты испытывают на растяжение или на С-образных кольцевых образцах.

2.2.3. Испытания на изгиб выгодно отличаются от других испытаний благодаря использованию простых, а следовательно, и более дешевых образцов и нагружающих приспособлений. Для измерения поверхностных напряжений в некоторых случаях следует использовать проволочные тензометры.

2.2.4. Трубчатый материал испытывают на образцах С-образной формы, которые нагружают частичным сужением или расширением зазора. С-образный образец наиболее целесообразно использовать при испытаниях толстостенных изделий, например, из алюминиевых сплавов в высотном направлении.

Примечание. При релаксации напряжений степень релаксации может меняться от образца к образцу, и это может влиять на время до разрушения в зависимости от числа развивающихся трещин или питтингов. Заметная релаксация нагрузки наблюдается на образце с многочисленными трещинами или питтингами, малая — когда присутствует только одна или несколько трещин. Если развивается только одна трещина, она не обязательно должна достигнуть больших размеров перед внезапным разрушением, поскольку приложенная нагрузка остается высокой.

2.3. Испытания при постоянной нагрузке

2.3.1. Сущность метода заключается в моделировании разрушения при КР от приложенных или рабочих постоянных нагрузок. Поскольку эффективное поперечное сечение образца уменьшается по мере развития трещин, то напряжения увеличиваются, что скорее приводит к более быстрому разрушению или к полному разрушению, чем испытания при постоянной деформации.

2.3.2. Стоимость испытаний образцов при постоянной нагрузке на индивидуальных машинах уменьшают при проведении испытаний цепочки образцов на одной машине. Кроме того, цепочки одноосных разрывных образцов в испытательной камере соединяют с помощью простых нагружающих соединений.

Примечание. В испытаниях при постоянной нагрузке происходит повышение напряжения по мере развития трещин, следовательно, мало вероятно, что зародившиеся трещины перестанут распространяться, как это может быть при испытаниях при постоянной деформации при напряжениях ниже пороговых. Таким образом, пороговое напряжение, определенное при постоянной нагрузке, может быть ниже, чем при постоянной деформации.

2.4. Испытания при малой скорости деформации

2.4.1. Сущность метода заключается в растяжении или изгибе образца с относительно медленной скоростью, например, 10-6 с-1 при соответствующем воздействии среды до тех пор, пока не произойдет разрушение.

2.4.2. Образование трещин при КР происходит обычно при деформации в диапазоне 10-3 — 10-6 мм с-1, т. е. разрушение образцов обычных размеров в условиях лабораторных испытаний при постоянной деформации или нагрузке произойдет через несколько дней. Это справедливо для системы, в которой коррозионные трещины при КР зарождаются быстро.

Примечание. Метод испытания при малой скорости деформации, как правило, приводит к разрушению образцов в течение приблизительно 2 суток в результате вязкого разрушения или коррозионного растрескивания в зависимости от чувствительности металла к последнему. Преимущество этих испытаний состоит в том, что они протекают в определенном режиме в течение относительно короткого периода времени.

2.4.3. Оборудование для испытаний при малой скорости деформации должно допускать выбор скорости деформации и обладать достаточной мощностью, чтобы обеспечить требуемые нагрузки. Устройство нагружения состоит из умеренно жесткой рамы и приводного механизма с рядом редукторов, который допускает выбор скоростей движения траверсы в диапазоне 10-3 — 10-7 мм с-1.

2.4. Одинаковая скорость деформации не во всех системах позволяет получить идентичную характеристику коррозионного растрескивания, и скорость выбирают применительно к конкретно исследуемой системе.