ASTM E1681：金属のKIH試験

環境支援クラッキングに対するしきい応力拡大係数（KIH）の決定

KIH試験は、水素環境下での金属材料のしきい応力拡大係数（KIH）を決定するための破壊力学試験です。ASTM E1681では、2つの異なる荷重タイプを区別しています：一定変位でのKIH試験と、疲労プレクラックCT試験体に対する一定力でのKIH試験。

これらのASTM E1681のKIH試験の目的は、特殊なパイプおよび水素輸送用のパイプラインでの金属の適用可能性を評価することです。

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KIH試験に関連する規格

以下の規格は、水素環境における KIH試験としきい応力拡大係数 (KIH) の決定に適用されます。

ASME B31.12 – 水素配管およびパイプラインに関する規格
この規格はパイプラインの安全性を定義し、気体および液体水素を輸送するパイプラインの要件を含んでいます。
ASME BPVC.VIII.3 - ASME ボイラーおよび圧力容器コード、ディビジョン 3、高圧容器の構造に関する代替規則
この規格には、加圧水素中での試験条件が含まれており、試験方法に応じて、K_IH計算のさらなる要件が含まれています。
ASTM E1681 - 金属材料の環境支援クラックのしきい応力拡大係数を決定するための標準試験方法
ASTM E1681規格は、水素環境における環境支援クラックのしきい値応力拡大係数パラメータ K_IHの決定を規定しています。

ASTM E1681に準拠した試験の実施

KIH 試験を実行する前に、サーボ油圧試験機を使用して CT試験片にプレクラックを入れます。次に、この事前に亀裂を入れたCT試験片を水素ガス環境にロードします。ASTM E1681 では、2 つの主要な荷重タイプを区別しています。試験片は、指定された期間にわたって一定の変位の下で荷重を受けるか、または一定の力の下で荷重を受けます。場合によっては、亀裂の成長や破壊につながる可能性がありますが、常にそうとは限りません。

定変位KIH試験（定変位）には試験機は必要ありません。試験片は、不活性環境内で一定の変位を加えてボルトで固定されます。このボルト荷重試験片の荷重線変位を測定するために、クリップオン伸び計が使用されます。一定力のKIH試験には、電動クリープ試験機などの試験機が必要で、これにより予めひび割れた試験片に指定された引張力が加えられます。

一定変位のKIH試験では、特定の作業手順に従う必要があります：

動的試験機でCT試験体をあらかじめ亀裂を入れる
クリップ伸び計を使用した、不活性雰囲気中での CT試験片の荷重線変位
CT試験体の荷重およびオートクレーブへの配置
オートクレーブを圧力をかけた水素で1,000時間加圧
CT試験体を取り外してひび割れ面の視覚評価を行う

ASTM E1681による重要な特性値

ASTM E1681によるこれらの特性値は、金属の水素誘発クラッキングに対する耐性を評価するために使用されます：

K_IH
KIHはしきい応力拡大係数（threshold stress intensity factor）の略称です。K_IHは応力拡大係数のしきい値として定義されます。
K_IEAC および K_EAC
EAC「環境支援クラッキング（environmental assisted cracking）」の略称です。K_IEAC および K_EACは、破損もクラックも発生しない応力拡大係数の最大値として定義されます。K_IEACは、既存のノッチおよびクラックに対する安全な運転をまだ保証する最大許容荷重として理解されます。