慢应变速率应力腐蚀试验机培训课件
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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 7235-1995 慢应变速率应力腐蚀试验方法 HB 5260-1983 马氏体不锈钢拉伸应力腐蚀试验方法
GB/T10126-88 铁-铬-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
二．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： 1.盐雾介质池 2.液体介质池 3.高温气氛介质池 4.高温高压介质池 5.高温常压
1. 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：2.5L~3L • 盐雾介质池温度范围：常温～50℃， • 温度控制精度：±2℃； • 盐雾沉降量：1～5mL/80cm2· h
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
五．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：0.01～2Hz • 可应用于长期加载测试 • 扩展USB接口，方便连接电脑
» 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/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。
» 慢应变速率应力腐蚀试验机的组成：
一．应力腐蚀加载系统 二．介质池系统
三．试验夹具
四．测控系统
五．试验软件
六．计算机 七．打印机
一．应力腐蚀加载系统
高压釜提升机构
高压釜（内装试样）
试样变形测量传感器 （光栅位移传感器）
试样加载、控制部分
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/s～10-7mm/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：0.0001µm 疲劳加载波形：正弦波 疲劳加载正弦波频率：0.001～2Hz
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Biblioteka Baidu有限公司
应力腐蚀破坏案例
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。
2. 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：2.5L~3L • 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。
3. 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2.2升 • 高温气氛：Ar2气氛 • 温度范围：常温～300℃ • 压力要求：常压～0.2MPa
» 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
合金
腐蚀介质
NaOH溶液，含有校酸根，碳酸跟，硫化氢水溶液，海水， 碳钢和低合金钢 海洋大气和工业大气，硫酸—硝酸混合液，三氯化铁溶液， 湿的CO—CO2,空气 高强度钢 奥氏体不锈钢 蒸馏水，湿大气，氯化物溶液，硫化氢 高温碱液，高温高压含氧纯水，氯化物水溶液，海水，浓 缩锅炉水，水蒸气(260ºC)，湿润空气（湿度90%），硫化 氢水溶液，NaCl—H2O2水溶液，二氯乙烯等 NH3蒸汽，氨溶液，汞盐溶液，含SO2的大气，三氯化铁， 硝酸溶液
» 应力腐蚀发生一般有以下四个特征： 1.一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会 产生应力腐蚀。 2.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。 3.一般应力腐蚀都属于脆性断裂。 4.应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在萌生期，扩展区和失稳断裂 区三部分。
七．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。
七．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σs 抗拉强度σb 断面收缩率Ψ 延伸率δ 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
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) » 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。
4. 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
5. 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℃
铜合金 钛合金 铝合金
发烟硝酸，海水，盐酸，含Cl¯,Br¯,I¯水溶液，甲醇，三 氯乙烯，CCl4，氟利昂
NaCl水溶液，海水，水蒸气，含二氧化硫的大气，含 Br¯,I¯水溶液，汞
» 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 for slow strain rate testing GB/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 ）
三．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。 • 自动记录裂纹出现的时间点。 • 自动判断裂纹并停止试验。
四．试验夹具 最常用的有下面几种试样的夹具： • • • • • • M10x1公制圆试样 Φ8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
• 内嵌式总线结构，方便维护
六．上海百若试验软件
• 自动数据处理：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）。
HB 7235-1995 慢应变速率应力腐蚀试验方法 HB 5260-1983 马氏体不锈钢拉伸应力腐蚀试验方法
GB/T10126-88 铁-铬-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
二．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： 1.盐雾介质池 2.液体介质池 3.高温气氛介质池 4.高温高压介质池 5.高温常压
1. 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：2.5L~3L • 盐雾介质池温度范围：常温～50℃， • 温度控制精度：±2℃； • 盐雾沉降量：1～5mL/80cm2· h
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
五．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：0.01～2Hz • 可应用于长期加载测试 • 扩展USB接口，方便连接电脑
» 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/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。
» 慢应变速率应力腐蚀试验机的组成：
一．应力腐蚀加载系统 二．介质池系统
三．试验夹具
四．测控系统
五．试验软件
六．计算机 七．打印机
一．应力腐蚀加载系统
高压釜提升机构
高压釜（内装试样）
试样变形测量传感器 （光栅位移传感器）
试样加载、控制部分
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/s～10-7mm/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：0.0001µm 疲劳加载波形：正弦波 疲劳加载正弦波频率：0.001～2Hz
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Biblioteka Baidu有限公司
应力腐蚀破坏案例
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。
2. 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：2.5L~3L • 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。
3. 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2.2升 • 高温气氛：Ar2气氛 • 温度范围：常温～300℃ • 压力要求：常压～0.2MPa
» 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
合金
腐蚀介质
NaOH溶液，含有校酸根，碳酸跟，硫化氢水溶液，海水， 碳钢和低合金钢 海洋大气和工业大气，硫酸—硝酸混合液，三氯化铁溶液， 湿的CO—CO2,空气 高强度钢 奥氏体不锈钢 蒸馏水，湿大气，氯化物溶液，硫化氢 高温碱液，高温高压含氧纯水，氯化物水溶液，海水，浓 缩锅炉水，水蒸气(260ºC)，湿润空气（湿度90%），硫化 氢水溶液，NaCl—H2O2水溶液，二氯乙烯等 NH3蒸汽，氨溶液，汞盐溶液，含SO2的大气，三氯化铁， 硝酸溶液
» 应力腐蚀发生一般有以下四个特征： 1.一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会 产生应力腐蚀。 2.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。 3.一般应力腐蚀都属于脆性断裂。 4.应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在萌生期，扩展区和失稳断裂 区三部分。
七．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。
七．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σs 抗拉强度σb 断面收缩率Ψ 延伸率δ 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
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) » 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。
4. 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
5. 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℃
铜合金 钛合金 铝合金
发烟硝酸，海水，盐酸，含Cl¯,Br¯,I¯水溶液，甲醇，三 氯乙烯，CCl4，氟利昂
NaCl水溶液，海水，水蒸气，含二氧化硫的大气，含 Br¯,I¯水溶液，汞
» 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 for slow strain rate testing GB/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 ）
三．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。 • 自动记录裂纹出现的时间点。 • 自动判断裂纹并停止试验。
四．试验夹具 最常用的有下面几种试样的夹具： • • • • • • M10x1公制圆试样 Φ8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
• 内嵌式总线结构，方便维护
六．上海百若试验软件
• 自动数据处理：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）。