ASTM E1681: Испытание КИН для металлов
Под испытанием КИН подразумевают испытание на механику разрушения для определения порогового значения коэффициента интенсивности напряжения (КИН) металлического материала в водородной среде. При этом в стандарте ASTM E1681 указаны два типа нагружения: испытание КИН с постоянной деформацией и испытание КИН с постоянным усилием для предварительно поврежденных в процессе усталостного испытания образцов CT.
Целью этого испытания КИН по ASTM E1681 является оценка возможности применения металлов в специальных трубах и магистралях для транспортировки водорода.
Стандарты Проведение испытания Характеристики Образцы Подходящее оборудование Запросить консультацию Брошюра «Водород»
Важные стандарты для испытания КИН
Следующие стандарты важны для испытания КИН и определения порогового значения коэффициента интенсивности напряжения (кИН) в водородной среде:
- ASME B31.12 – Standard on Hydrogen Piping and Pipelines
Этот стандарт определяет безопасность трубопроводов и содержит требования к магистралям для транспортировки газообразного и жидкого водорода. - ASME BPVC.VIII.3 - ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Division 3, Alternative Rules for Construction of High Pressure Vessels
Этот стандарт содержит краевые условия для испытаний в водородной среде под давлением и другие требования для расчета KIH, в зависимости от методики испытания. - ASTM E1681 - Standard Test Method for Determining Threshold Stress Intensity Factor for Environment-Assisted Cracking of Metallic Materials
Стандарт ASTM E1681 указывает, как определить пороговый коэффициент интенсивности напряжения (K) для образования трещины в водородной среде.
Проведение испытания по ASTM E1681
Перед проведением испытания КИН образец CT подвергают усталостному предварительному повреждению с помощью сервогидравлической испытательной машины. Затем предварительно поврежденный образец CT нагружают в среде газообразного водорода. При этом стандарт ASTM E1681 принципиально различает два типа нагружения: образец в течение определенного времени испытывают либо с постоянной деформацией (constant displacement), либо с постоянным усилием (constant force). При этом может произойти рост трещины или разрушение, но не обязательно.
При проведении испытания КИН (constant displacement) испытательная машина не нужна. Образец предварительно нагружают до определенной постоянной деформации с помощью болта в среде инертного газа. При этом с помощью экстензометра Clip-On измеряют раскрытие этого образца CT при болтовом нагружении (load line displacement). Для испытания КИН (constant force) необходима испытательная машина (например, электромеханическая машина для длительных испытаний, в которой предварительно поврежденный образец CT нагружается с определенным усилием растяжения.
При проведении испытания КИН (constant displacement) необходимо соблюдать определенный рабочий процесс:
- Предварительное повреждение образца CT в динамической испытательной машине
- Измерение раскрытия образца CT в среде инертного газа с помощью экстензометра Clip-On
- Загрузка образца CT и перемещение его в автоклав
- Заполнение автоклава водородом под давлением на 1.000 часов.
- Извлечение образца CT для визуальной оценки поверхности разрушения
Важные характеристики по ASTM E1681
Эти характеристики по ASTM E1681 используются для оценки устойчивости металла к образованию трещин под воздействием водорода:
- KIH
KIH - это аббревиатура английского выражения "Threshold Stress Intensity Factor". KIH регламентировано как пороговое значение коэффициента интенсивности напряжения. - KIEAC и KEAC
EAC - это аббревиатура английского выражения „Evironmental Assisted Cracking“. KIEAC и KEAC определяются как наивысшее значение коэффициента интенсивности напряжения, при котором не происходит ни разрушения, ни роста трещины. Под KIEAC понимают максимально допустимое нагружение существующих надрезов и трещин, которое еще обеспечивает надежную эксплуатацию.
Требования к образцам по ASTM E1681
При выборе образцов для испытания КИН важно соблюдать указанные в стандарте ASTM E1681 требования к размеру и минимальной толщине.
Допустимы следующие формы образцов:
- Образцы CT с болтовым нагружением (для испытания КИН "constant displacement")
- Образцы CT (для испытания КИН "constant force")
