应力腐蚀试验方法是多种多样的,实验室快速试验方法是根据不同目的来确定的,对方法 的基木要求必须与实际发生的应力腐蚀有相同的破裂机制,也就是说试验方法要能反映出在 实际使用条件下应力腐蚀破裂的倾向性。试验方法的目的有:
(1)在一定腐蚀介质中比较各种金属材料的应力腐蚀破裂的敏感性,进行选材试验;
(2)评定在特定的腐蚀介质中合金的成分、组织或热处理等对应力腐蚀破裂的敏感性,发展新的合金材料;
(3)应力腐蚀机理的研究;
(4)评定在一定的腐蚀介质中防护措施(缓蚀剂、涂层、电化学保护等)的有效性。
常用的应力腐蚀的试验方法有以下几种:
(1)恒应变法。采用的试样有U型弯曲浅笋、弯梁试样、C型环试样等,应力来自加工变 形产生的残余应力,这类试样如U型弯曲样的应力不能定量,一般应力大于屈服强度.因为生 产设备的残余应力也常达到或超过屈服强度,这类试样*符合实际悄况,适用于工程选材试验。
它的主要缺点是各平行试样的应力值往往不能一致,当裂纹产生后还会引起应力松弛,使 裂纹提高替惕缓慢或中止。弯梁试样和C型环试样的应力能预先定量。
(2)恒载荷法。在恒载荷下进行拉伸试验。此法的应力腐蚀破裂判定标准是破裂时间, 还可求得应力腐蚀破裂的临界应力值,这点对材料的评价很关键。
(3)慢应变速率法(SSRT法又称恒应变速率法)。将拉伸试样放在装有试验溶液的容器 中,装入特制的慢应变速率试验机中,用固定的缓慢的应变速率拉伸试样,直至于拉断。
此法可使试样在短期产生应力腐蚀破裂。此法通过断口形貌和韧性指标 判断试样的应力腐蚀破裂的敏感性,韧性指标不显著时也可用载荷一延伸率曲线下的面积来判定。
此法通常用作试验室内的选材试验以及比较环境因家等的影响。但用此法时.当材料 产生应力腐蚀破裂时,并不说明在实际环境中也必然会迅速产生应力腐蚀破裂。
Bernhardsson 等认为SSRT法对双相不锈钢并不是一个很可靠的试验方法,实际环境中不会遇到这样的塑 性形变程度,这样的塑性变形使双相不锈钢发挥不出α与γ相的有效协同作用,严重的形变 使α相也变形了,在很短的时间就会产生裂纹。
(4)断裂力学法。用缺口或预制裂缝试样进行试脸,可得应力水平(以应力强度因子K表 示)与裂缝扩展速率的关系,也可找出KISCC值(应力腐蚀破裂临界强度因子),这对于设计中 避免突发性应力腐蚀事故是有价值的。现实材料通常含有徽裂纹等缺陷,预制裂缝试样符合 实际情况,特别是可求得裂缝长度和K的关系,计算出许可的表面缺陷深度,有助于安全设计。
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断裂力学试验法一般用于高强度钢,双相不锈钢采用的不多。 Bemhardsson采用恒载荷法对系列双相不锈钢在高压釜中进行了试验,总压力为10MPa, 氧含量约为8mg/L,外加载荷等于钢的屈服强度,温度*高到300℃, Clˉ含量从lmg/L到1% 质量分数,试验时间为1000h;试验结果与实际情况很好吻合的原因可能与含氯化物的水环垅相近。
如热交换器的介质条件.同时施加的应力水平也与实际的钢中残余应力水平相当。双相 不锈钢高的应力腐蚀抗力与这种类型材料的应力腐蚀机制有关。
在相当于屈服强度的应力水平下,钢中的铁素体对奥氏体起阴极保护作用,阻止裂纹发生。 对于含氛或不含氯的脱气水溶液,100-350℃,通常采用断裂力学的试验方法。
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