1、慢应变速率应力腐蚀试验机 SLOW STRAIN RATE TEST SYSTEM,试验机知识讲座 系列之六,上海百若试验仪器有限公司,应力腐蚀开裂是危害性最大的局部腐蚀形态破坏形式之一，在腐蚀过程中，若有微裂纹形成，其扩展速度比其它类型的局部腐蚀速度要快几个数量级，应力腐蚀是一种“灾难性的腐蚀”会造成如桥梁坍塌，飞机失事，油罐爆炸，管道泄漏等事故，此外，核电站，船只，锅炉，石油化工等行业不时有应力腐蚀断裂事故的发生。造成了巨大的生命和财产损失。19世纪下半叶，英军在印度生产的弹壳每到雨季就会发生破裂。由于不了解真正的原因，当时给了个不恰当的名字叫“季脆”，后来，经过人们不断的研究才知道了弹壳
2、破裂的原因是黄铜弹壳的应力加上印度大气中含有微量NH3的共同作用，引起了铜合金的应力腐蚀开裂。空气中少量的NH3是鼻子嗅不到的，却能引起黄铜的氨脆。,应力腐蚀破坏案例,慢应变速率应力腐蚀试验： 对处于一定环境条件下的试样，以缓慢的拉伸速率施加应力，直至试样断裂，以测定材料应力腐蚀断裂的敏感性。,慢应变速率应力腐蚀试验基本知识,应力腐蚀(SCC) : 应力腐蚀是指指材料在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。,慢应变速率试验： Slow strain rate testing(简称SSRT),应力腐蚀发生一般有以下四个特征： 一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力
3、腐蚀。 对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KSCC，裂纹才会扩展。 一般应力腐蚀都属于脆性断裂。 应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 610-3 mm/min，而且存在萌生期，扩展区和失稳断裂区三部分。,应力腐蚀开裂过程分为三个阶段：裂纹萌生 裂纹源多在保护膜破裂处，而膜的破裂可能与金属受力时应力集中与应变集中有关，此外，金属中存在孔蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀等往往是SCC裂纹萌生处。萌生期长短，少则几天，长达几年，几十年，主要取决于环境特征与应力大小。 裂纹扩展 应力腐蚀开裂裂纹的扩展速率da/dt与裂纹尖端的应力强度因子K1的关系如右图所示. 在第一阶段da
4、/dt随K1降低而急剧减少。当K1降到K1scc以下时应力腐蚀开裂裂纹不再扩展，因此K1scc时评定材料应力腐蚀开裂倾向的指标之一。 在第二阶段，裂纹扩展与应力强度因子K1大小无关，主要受介质控制。 失稳断裂 纯粹由力学因素K1控制，da/dt随K1增大迅速增加直至断裂。,影响应力腐蚀开裂的因素,每种合金的应力腐蚀开裂只对某些特殊介质敏感,下表列出了各种合金应力腐蚀开裂的环境介质体系,慢应变速率应力腐蚀试验机的执行标准：,ISO 7539-7-2005 Corrosion of metals and alloys Stress corrosion testing Part7: Method f
5、or slow strain rate testingGB/T15970.7 2000（idtISO7539-7：1989） 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第7部分：慢应变速率试验 （Corrosion of metal and alloys Stress corrosion testing - Part7:Slow strain rate testing ）,HB 7235-1995 慢应变速率应力腐蚀试验方法,注：不同的行业，不同的材料有不同的慢应变速率应力腐蚀试验标准。 下面列举部分试验标准：,HB 5260-1983 马氏体不锈钢拉伸应力腐蚀试验方法,GB/T10126-88 铁-铬
6、-镍合金在高温水中应力腐蚀试验方法,GB/T4157-84 金属抗硫化物应力腐蚀开裂恒负荷拉伸试验方法,SYJ12-85 天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求,SYG59-91 控制钢制设备焊缝硬度与防止硫化物应力开裂方法,GB/T12445.1-90 高强度合金双悬臂（DCB）试样应力腐蚀试验方法,GB/T12445.2-90 高强度合金悬臂弯曲（CANT）预裂纹试样应力腐蚀试验方法,GB/T12445.3-90 高强度合金楔形张开加载（WOL）预裂纹试样应力腐蚀试验方法,慢应变速率应力腐蚀试验机的组成：,应力腐蚀加载系统介质池系统试验夹具测控系统试验软件计算机打印机,应力腐蚀加载系统
7、,国内外常见的慢应变速率应力腐蚀试验机,应力腐蚀加载系统技术参数,最大试验力：10kN、20kN、30kN、50kN 试验力范围：1%100% 试验力示值相对误差：0.5% 试验力分辨率：250000码，全程不分档，分辨率不变 加载头最大移动范围：100mm 加载头移动速度：0.025mm/s10-7mm/s 加载头速度控制精度：0.5% 加载头位移测量精度：0.5% 加载头位移分辨率：0.0001m 疲劳加载波形：正弦波 疲劳加载正弦波频率：0.0012Hz,介质池系统,介质池系统是慢应变速率应力腐蚀试验机最复杂、变化最大的部分。这是由材料和环境的多样性决定的。概括起来大致有以下几种介质池：
8、盐雾介质池 液体介质池 高温气氛介质池 高温高压介质池 高温常压,盐雾介质池,盐雾介质池系统技术参数 盐雾介质池材质：耐热玻璃、有机玻璃 盐雾介质池容积：2.5L3L 盐雾介质池温度范围：常温50， 温度控制精度：2； 盐雾沉降量：15mL/80cm2h,液体介质池,液体介质池系统技术参数 液体介质池材质：耐热玻璃 液体介质池容积：2.5L3L 液体介质池温度范围：常温50， 介质池内溶液：Cl-溶液、磷酸酯液压油、醋酸、Na2CrO4及混合溶液等。 溶液介质可在试验过程中程序控制加入和排出。,高温气氛介质池,高温气氛介质池系统技术参数 高温气氛介质池材质：不锈钢 高温气氛介质池容积：不小于2
9、.2升 高温气氛：Ar2气氛 温度范围：常温300 压力要求：常压0.2MPa,高温高压介质池,高温介质池系统技术参数 高温介质池材质：C-276哈氏合金 高温介质池容积：不小于2.2升 介质池内溶液：Cl-溶液、磷酸酯液压油、醋酸、Na2CrO4及混合溶液。 最高温度：600 最高压力：30MPa,高温常压介质池,高温常压介质池系统技术参数 高温常压介质池材质：C-276哈氏合金、316、304等 高温常压池容积：不小于2.2升 介质池内溶液：Cl-溶液、磷酸酯液压油、醋酸、Na2CrO4及混合溶液等。 最高温度：600,裂纹扩展检测系统,裂纹扩展检测系统功能 试验过程中动态检测裂纹扩展情况
10、。 自动记录裂纹出现的时间点。 自动判断裂纹并停止试验。,试验夹具,最常用的有下面几种试样的夹具：M10x1公制圆试样 8销孔板形试样 1/2CT试样 1/4细圆试样 M12公制圆试样 M6公制细圆试样,夹具的材料一般用：C-276哈氏合金 不锈钢316镍基合金钢 钛基合金钢,上海百若测控系统,新一代AEC-1200控制器：基于AEC-1000全功能控制器升级； 数据处理速度提升300%； 全贴片器件设计，自动贴片机生产，更可靠； 低频正弦波加载功能； 加载频率可设置：0.012Hz 可应用于长期加载测试 扩展USB接口，方便连接电脑 内嵌式总线结构，方便维护,上海百若试验软件,自动数据处理：
11、试验完后系统依标准要求，自动进行数据处理； 软件调零：按下调零键，示值便自动复零； 数据断电保留； 继续被中断的试验； 支持20天以上的连续试验； 数字显示：全数字显示试验力值、试验速率、时间、温度、试验曲线； 峰值保持：试验结束后保持峰值； 自动保护：自动实现超载、断裂、位移保护，自动记录断裂时间； 自动打印：试验完后可自动打印出试验报告和试验曲线； 记录和输出应力应变和自腐蚀电位时间两组试验数据和曲线图，并可以记录和计算出断裂寿命、抗拉强度、断面收缩率、应变量、试样的延伸率、应力 - 应变积分（物理意义为外力对试样做的功）。,慢应变速率应力腐蚀试验结果的综合评定（1）,在载荷拉伸曲线上，将
12、在惰性介质中的各特征参数与在腐蚀介质中的特征参数进行对比，采用公式进行SSRT试验结果评定，公式如下： 其中：ISCC 应力腐蚀敏感性指数 I惰在惰性介质中的试验参数 I腐在腐蚀介质中的试验参数 ISCC 值越大，应力腐蚀敏感性越大。,慢应变速率应力腐蚀试验结果的综合评定（2）,评定应力腐蚀开裂敏感性指数Iscc，目前比较认可的参数为：屈服强度s 抗拉强度b 断面收缩率 延伸率 试验拉伸曲线围成的面积（内积功） 应力腐蚀开裂的平均裂纹扩展速率,应力腐蚀开裂敏感性指数Iscc衡量应力腐蚀开裂敏感性大小的一般评定：当Iscc 大于35%，研究体系具有明显的应力腐蚀倾向； 当Iscc介于25%35% 之间，研究体系有应力腐蚀倾向； 当Iscc 小于25%，研究体系没有明显的应力腐蚀倾向,The End,上海百若试验仪器有限公司,
