金屬應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)揭示材料在特定環(huán)境下的隱形危害:遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力即可引發(fā)突然斷裂。通過(guò)恒載荷、恒應(yīng)變、慢應(yīng)變拉伸等方法,精確評(píng)估航空航天、石化、核能等領(lǐng)域關(guān)鍵材料的抗裂性能,為安全保駕護(hù)航。金屬應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)是評(píng)估金屬材料在特定環(huán)境(如特定介質(zhì)、溫度、濕度等)和持續(xù)應(yīng)力共同作用下,發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(StressCorrosionCracking,SCC)敏感性的重要試驗(yàn)方法。應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂是一種隱蔽性強(qiáng)、危害性大的腐蝕形式,常導(dǎo)致材料在遠(yuǎn)低于其屈服強(qiáng)度的應(yīng)力下突然斷裂,因此該試驗(yàn)在航空航天、石油化工、核能等領(lǐng)域的材料篩選和安全評(píng)估中具有關(guān)鍵作用。腐蝕試驗(yàn)里,通過(guò)熒光光譜分析腐蝕介質(zhì)中金屬離子的濃度變化,監(jiān)測(cè)腐蝕過(guò)程。安徽鋼材腐蝕試驗(yàn)器
主要試驗(yàn)方法分類(lèi):根據(jù)應(yīng)力施加方式和試樣類(lèi)型,常見(jiàn)的金屬應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法可分為以下幾類(lèi):恒載荷試驗(yàn)(ConstantLoadTest):原理:通過(guò)砝碼、彈簧或液壓裝置對(duì)試樣施加恒定的拉伸載荷,使其承受持續(xù)拉應(yīng)力,同時(shí)暴露于腐蝕介質(zhì)中。試樣類(lèi)型:多采用光滑試樣或帶缺口試樣(缺口可模擬實(shí)際構(gòu)件中的應(yīng)力集中部位)。評(píng)價(jià)指標(biāo):斷裂時(shí)間(試樣從加載到斷裂的時(shí)間);臨界應(yīng)力(導(dǎo)致試樣在規(guī)定時(shí)間內(nèi)斷裂的較小應(yīng)力);裂紋擴(kuò)展速率(通過(guò)測(cè)量不同時(shí)間的裂紋長(zhǎng)度計(jì)算)。特點(diǎn):操作相對(duì)簡(jiǎn)單,能模擬實(shí)際構(gòu)件的受力狀態(tài),但難以精確控制應(yīng)力大小(尤其試樣變形后應(yīng)力會(huì)變化)。安徽電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)檢測(cè)中心核能領(lǐng)域,腐蝕試驗(yàn)研究核材料在輻射與高溫高壓環(huán)境下的腐蝕特性,確保核設(shè)施安全運(yùn)行。
循環(huán)腐蝕測(cè)試的目的是模擬戶(hù)外腐蝕環(huán)境中的不同腐蝕類(lèi)型。金鑒實(shí)驗(yàn)室的CCT(CyclicCorrosionTesting)將樣品暴露于一系列不同條件的循環(huán)環(huán)境中。簡(jiǎn)單的暴露循環(huán),如Prohesion測(cè)試,將樣品暴露在由鹽霧和干燥條件組成的循環(huán)中。更復(fù)雜的汽車(chē)測(cè)試方法除了要求鹽霧和干燥循環(huán)外,還包括浸泡、潮濕和冷凝等循環(huán)。較初,這些測(cè)試循環(huán)是通過(guò)人工操作完成的,實(shí)驗(yàn)室操作人員需要將樣品從鹽霧噴淋箱轉(zhuǎn)移到潮濕試驗(yàn)箱,然后再移到干燥裝置等。近年來(lái),金鑒實(shí)驗(yàn)室采用微處理器控制的測(cè)試箱可以自動(dòng)完成這些測(cè)試步驟,從而減少了試驗(yàn)的不確定性。
箱內(nèi)條件:非室溫條件通常指測(cè)試箱內(nèi)暴露條件。在不同的非室溫條件之間的轉(zhuǎn)換,可以通過(guò)人工把測(cè)試樣品從一個(gè)試驗(yàn)箱移動(dòng)到另外一個(gè)試驗(yàn)箱,或在全自動(dòng)的試驗(yàn)箱內(nèi),實(shí)現(xiàn)由一個(gè)條件到另一條件的循環(huán)。每次試驗(yàn)需監(jiān)控溫度和相對(duì)濕度。如果可能,應(yīng)該采用自動(dòng)控制系統(tǒng)。溫度偏差應(yīng)該精確到±3℃或更小。鹽霧(噴淋)條件:鹽霧條件可在B117類(lèi)型的測(cè)試箱內(nèi)實(shí)現(xiàn),或在實(shí)驗(yàn)室條件下人工操作。噴嘴可噴出霧狀鹽溶液。一般來(lái)說(shuō),除NaCl(氯化鈉)外,也可使用含其他化學(xué)品的電解液來(lái)模擬酸雨或其它工業(yè)腐蝕。圖1表示的是鹽霧條件。腐蝕試驗(yàn)可以評(píng)估焊接接頭的局部腐蝕敏感性。
預(yù)防:應(yīng)力腐蝕的機(jī)理仍處于進(jìn)一步研究中。為防止零件的應(yīng)力腐蝕,首先應(yīng)合理選材,避免使用對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的材料,可以采用抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的不銹鋼系列,如高鎳奧氏體鋼、高純奧氏體鋼、超純高鉻鐵素體鋼等。其次應(yīng)合理設(shè)計(jì)零件和構(gòu)件,減少應(yīng)力集中。改善腐蝕環(huán)境,如在腐蝕介質(zhì)中添加緩蝕劑,也是防止應(yīng)力腐蝕的措施。采用金屬或非金屬保護(hù)層,可以隔絕腐蝕介質(zhì)的作用。此外,采用陰極保護(hù)法見(jiàn)電化學(xué)保護(hù)也可減小或停止應(yīng)力腐蝕。腐蝕試驗(yàn)結(jié)果用于驗(yàn)證防腐設(shè)計(jì)的合理性和有效性。北京腐蝕試驗(yàn)服務(wù)商
食品工業(yè)中,腐蝕試驗(yàn)檢驗(yàn)食品加工設(shè)備材料在食品介質(zhì)中的耐蝕性,防止金屬離子溶出污染食品。安徽鋼材腐蝕試驗(yàn)器
斷裂力學(xué)試驗(yàn):斷裂力學(xué)試驗(yàn)方法采用帶有預(yù)制裂紋的試樣,通常是在光滑試樣上用機(jī)械方法加工一個(gè)切口,然后用疲勞載荷在切口根部產(chǎn)生裂紋,也可用機(jī)械突入法等方法產(chǎn)生裂紋。然后對(duì)試樣加一定載荷并置入環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)。采用預(yù)制裂紋試樣,把線彈性斷裂力學(xué)應(yīng)用于應(yīng)力腐蝕試驗(yàn),可以確定金屬材料在特定介質(zhì)中的臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KISCC和裂紋擴(kuò)展速率da/dt,確定構(gòu)件中可允許的較大缺陷尺寸及構(gòu)件的壽命。斷裂力學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是,試驗(yàn)簡(jiǎn)單、試驗(yàn)周期較短;通過(guò)KI可以準(zhǔn)確地確定裂紋頂端的應(yīng)力狀態(tài);不同形狀試樣的試驗(yàn)結(jié)果具有可比性;試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性較好;可在工程設(shè)計(jì)上用于安全評(píng)定和壽命評(píng)估。斷裂力學(xué)所用的預(yù)制裂紋試樣提供了有利于裂紋發(fā)展所必須的介質(zhì)電化學(xué)條件,從而縮短了孕育期。安徽鋼材腐蝕試驗(yàn)器
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