《金属和合金的腐蚀-腐蚀疲劳试验-第2部分：预裂纹试样裂纹扩展试验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属和合金的腐蚀-腐蚀疲劳试验-第2部分：预裂纹试样裂纹扩展试验（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、I CS 7 7 . 0 6 0 H 2 5 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B / T2 0 1 2 0 . 2 一2 0 0 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 2 : 1 9 9 8 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验 第 2 部分: 预裂纹试样裂纹扩展试验 C o r r o s i o no f m e t a l s a n da l l o y s 一C o r r o s i o nf a t i g u e t e s t i n g 一 P a r t Z : C r a c kP r o P a g a t i o nt e s t i n gu s i
2、 n gP r e c r a c k e ds P e c i me n s ( 1 5 0 1 1 7 8 2 一 2 : 1 9 9 8 ， I D T) 2 0 0 6 一 0 3 一 0 2 发布2 0 0 6 一 0 9 一 0 1 实施 中 华 人 民 共 和国 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布 G B / T2 0 1 2 0 . 2 一2 0 0 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 2 : 1 9 9 8 月 IJ吕 G B / TZ O 1 2 O 一2 0 0 6 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验 包
3、括以下部分: 第 1 部分: 循环失效试验; 第2 部分: 预裂纹试样裂纹扩展试验。 本部分为G B / T2 O 1 2 。 一2 。 。 6 的第 2 部分， 等同采用国际标准 1501 1 7 8 2 一 2 : 1 9 9 8 金属和合金的腐 蚀腐蚀疲劳试验第2 部分: 预裂纹试样裂纹扩展试验 。 本部分作了下列编辑性修改: 删除国际标准前言。 本部分中的附录A为资料性附录。 本部分由中国钢铁工业协会提出。 本部分由冶金工业信息标准研究院归口。 本部分起草单位: 钢铁研究总院、 冶金工业信息标准研究院。 本部分主要起草人: 王玮、 金明秀、 柳泽燕、 冯超。 G B / T2 0 1
4、2 0 . 2 一2 0 0 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 2 : 1 9 9 8 引言 预裂纹试样裂纹扩展试验提供了关于临界值条件和腐蚀疲劳裂纹扩展速率的信息。这些信息可以 用来设计和评价由 腐蚀疲劳裂 纹扩展决定使用寿命的 工程结构件上。 由 于裂纹尖端需要保持弹 性约束条件， 裂纹扩展试验使用的预裂纹试样并不适用于评价薄板或线 材等薄的产品， 通常用于包括厚板、 棒材和锻件在内的厚的产品的评价。试样同样可以适用于焊接连 接件。 腐蚀失效试验的结果只有在实际使用条件与试验条件， 尤其是材料、 环境及应力条件完全相同时才 可以直接应用。 G B / T2 0 1 2 0 . 2
5、 一2 0 0 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 2 : 1 9 9 8 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验 第2 部分: 预裂纹试样裂纹扩展试验 范 围 本部分规定了一种断裂力学方法， 在可控环境中确定在循环载荷下的预裂纹的裂纹扩展速率， 并 测量裂纹生长的临界应力强度因子范围。在此范围以下， 裂纹扩展速率低于各方限定的极限值。 . 2 本部分适用于在液相或气相环境中金属和合金的腐蚀疲劳试验。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件， 其随后所有 的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本部分， 然而， 鼓励根据本部分达成协
6、议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日 期的引用文件， 其最新版本适用于本部分。 G B / T159 7 O . 1 一1 9 9 5 金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第 1部分: 试验方法总则 ( G B / T1 5 9 7 0 . 1 一1 9 9 5 ， e q vl S O7 5 3 9 . 1 : 1 9 8 7 ) 3 定义 下列定义适用于本部分 腐蚀疲劳 c o rros i o n ra t i g u e 金属在交变应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程， 通常导致破裂。 注: 当金属在腐蚀环境中遭受周期应变时， 可发生腐蚀疲劳。 3 . 2 载荷介rte P
7、试样上的压力， 当载荷方向可使裂纹面分离时是正压力。 3 3 最大载荷m a x i m u mforc e P . x 在一个加载周期内载荷的代数最大值。 3 . 4 最小载荷mi n i mu m for c e P 。 。 在一个加载周期内载荷的代数最小值。 3 . 5 载荷范围介 二 e r a n g e 尸 载荷的代数最大值与最小值的差值。 3 . 6 应力强度因子 s t re s s i n t e n s i t y ract o r KI 外加载荷、 裂纹长度和有应力( 长度) / ， 尺寸的试样几何形状的函数， 它唯一的定义了遭受张开模式 1 G B / T2 0 1 2
8、 0 . 2 一2 0 0 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 2 : 1 9 9 8 位移( 工 型) 的裂纹尖端的弹性应力场的强化。 注 假设试样仅能弹性响应， 如果裂纹尖端塑性区大小与裂纹的长度及无裂纹带的长度相比 很小， 那么应力强度因 子就与实际裂纹体的行为有关。 在本部分中， 所有模式均假定为模型1， 且以下各处均标示下角标。 3 7 最大应力强度因子 m a x i m u ms t re ssi n t e n s i t y ra c t o r K二 x 一个周期内应力强度因子的最大代数值， 对应最大载荷。 3 . 8 最小应力强度因子 m i n i m u ms
9、 t 代 s s i n t e o s i t y fact o r Km i。 一个周期内应力强度因子的最小代数值。 注: 在应力比R大于0时， 与最小载荷相对应; R小于或等于 0 时， 此值为零。 3 . 9 应j 场强度因子 范围 rang e o f s 流s s i n tens it y fact o r K 一周期内最大与最小应力强度因子的代数差: 么 K = Km ， 、 一Km n . . . 。 . (1) 3 . 1 0 临界应力场强度范围因 子 t h 出h o l d s t 邝s i n t ensi tyfa c t o r r a n g e 池皿 臼 ，
10、i n fa t i g u e Kth 当裂纹增长率可以忽略时的应力强度因子范围 3 . 1 1 应力比s t 代 s s rat i o ， R ， i nfa t i g uel o adi n g R 一个周期内最小应力和最大应力的代数比: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2) ha鲡 脸Pmax -一 3 .1 2 周期 c y c l e 周期性重复的载荷或压力的最小时间.通常也使用疲劳周期、 载荷周期和应力周期等术语。 3 .1 3 疲劳裂纹扩展速率 ra t i g u e c rack g ro w t h m t e
11、 d a / d N 由疲劳载荷引起的裂纹扩展速率， 用每周期的裂纹扩展量来表示。 3 .1 4 应力强度因 子系 数 s t r e s s i n t e n s i t y fa c t o r c oe “ i c i e n t Y 通过对特殊几何形状的应力分析所得到的因子， 它建立了给定裂纹长度的应力强度因子与载荷、 试 样尺寸的关系。 3 。 1 5 平 面应变断 裂韧度 p la n e s t ra i n fr a c t u r e t o u ghn e SS Kl 在塑性变形的高约束条件和受应力强度增强影响下， 不受环境约束的显著的裂纹扩展开始时的临 G B / T2
12、 0 1 2 0 . 2 一2 0 D 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 2 : 1 9 9 8 界 K值 。 3 . 1 6 试样取向 s p e c i m e n o r i e n t a t i o n 根据应力加载方向和裂纹扩展方向确定的断裂平面， 分别由X、 Y和2三个坐标轴来表示。 其中: 2与材料生产过程中主加工压力一致( 短横轴) ; X与晶体流向一致( 纵轴) ; Y是X轴和2轴的法线( 见图 1 ) 。 3 . 1 7 裂纹长度c r ackl e n 它 t h 根据试样几何形状的不同， 裂纹长度是从裂纹尖端到缺口 或加载中心轴的有效裂纹长度。 3 1 8
13、试样宽度s P ec i m e nw i d t h W 根据试样几何形状的不同， 从承载面到含缺口面或加载面的有效试样宽度。 3 . 1 9 波形 w ave f O r . 1 载荷的两个相邻波峰之间形状随时间变化的函数。 3 . 2 0 循环频率 c 界 l i c freq u e n c y 单位时间内的循环次数， 通常以每秒循环次数来表示( H z)。 4 试验 4 . 1 腐蚀疲劳裂纹扩展试验原理 通过循环加载在缺口 试样上引起疲劳预裂纹。随着裂纹扩展， 调节加载条件直到 K和R值适合 于随后测量的 K 。 值或裂纹扩展速率， 并且裂纹充分生长使得缺口 对它的影响可以忽略。 腐
14、蚀疲劳裂纹扩展试验是在与特定应用相关的环境和应力条件下通过周期加载荷进行的。在试验 中， 裂纹长度作为所经历循环次数的函数而受监测。通过对这些数据进行数值分析将裂纹增长速率 da/dN表示成应力强度因子范围 K的函数。 以 K表示的裂纹增长速率通常与使用试样的几何形状无关。假设在适当的力学、 化学和电化学 试验条件下， 相似性原理允许由 各种试样类型获得的数据进行比 较， 也允许与 K相对的d a / d N值应 用于工程结构的设计与评估。由于与短裂纹相关的 裂纹尖端化学性质差异、 微结构敏感成长及裂纹尖 端屏蔽效应， 相似性原理会产生重大偏差。 腐蚀疲劳的临界应力强度范围因子 凡h 可高于或
15、低于空气中的临界值， 这取决于特定的金属/ 环 境条件。 可通过控制载荷范围的缩小直到裂纹扩展速率对特定应用可忽略不计来确定 凡卜 值( 见 6 . 3)。事实上， 从测量观点上确定这个值是必要的( 见8 ， 5)。 注: 裂纹扩展率的测量和临界应力强度范围因子的确定都显著的受残余应力的影响。因此， 在试验前考虑进行热 应力释放， 但如果条件不允许， 那么必须在试验结果说明中提出这种影响的可能性。特别是残余应力的存在使 凡h 明显取决于试样厚度。 原则上厚度对氢放电可发生影响， 也可在流动溶液中液体沿厚度方向传输处发生。 对于后者， 在厚度方向经裂纹侧的溶液传输是断裂力学试样的人为影响， 并且
16、在服役中不具有破裂的代表性。 许多金属的 腐蚀疲劳裂纹扩展速率试验的结果显示了d a / d N与 K间的关系与通常在空气试验 中观测到的三段关系有较大的不同， 如图2 所示。曲线形状取决于材料/ 环境系统， 并且在一些情况下， G B / T2 0 1 2 0 . 2 一2 0 0 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 2 : 1 9 9 8 与时间相关的( 区别于与周期相关) 断裂模式会随之发生， 这会加快裂纹成长， 产生与频率有关的扩展速 率平稳端， 如图2 所示。 4 ， 2 腐蚀疲劳裂纹扩展试验中的试样 4 ， 2 . ， 概述 在断裂韧性试验中使用的大部分几何形状类型的试样， 在本试验中均可使用。特定类型试样的选 择取决于试验材料的形状和试验条件。 由于间隙效应， 销加载试样如紧凑拉伸试样( C T ) 并不适用于R值小于或等于。 的试验。由于这种 原因， 用压紧夹具加载的四点单边缺口弯曲试样( S E
