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ASTM E1681：金屬的 KIH 測試

測定環境輔助開裂的閾值應力強度因子（KIH）

KIH 測試是測定金屬材料在氫氣環境中閾值應力強度因子（KIH）的斷裂力學試驗。ASTM E1681區分了兩種類型的載重：對疲勞預裂 CT 試樣進行恆定位移的 KIH 試驗以及具恆定力的 KIH 試驗。

這些根據ASTM E1681進行的KIH 測試目的是評估金屬用於氫氣運輸的特殊管道和管材適用性。

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KIH 測試：評估金屬在氫氣管道中使用的適用性

KIH 測試相關標準

以下標準適用於氫氣環境中的KIH 測試和閾值應力強度因子（K_IH）的測定：

ASME B31.12 – 適用於氫氣的管道及管材標準
該標準定義了管道的安全性，並包含對運輸氣態和液態氫管道的要求。
ASME BPVC.VIII.3 - ASME 爐體和壓力容器規範，第 3 部分 - 高壓容器構造的替代規則
該標準包含在加壓氫氣中進行測試的條件，並根據測試方法，計算 K_IH的進一步要求。
ASTM E1681 - 測定金屬材料環境輔助開裂閾值應力強度因子的標準測試方法
該ASTM E1681標準規範了氫氣環境中環境輔助開裂閾值應力強度因子參數 K_IH的測定。

根據 ASTM E1681 進行測試

在進行KIH 測試 之前，使用伺服油壓試驗機對 CT 試樣進行疲勞預裂。然後將該預裂紋的 CT 試樣加載到氣態氫環境中。ASTM E1681區分了兩種主要的加載類型：一種是試樣在指定時間內以恆定位移加載，另一種則為以恆定力進行加載。在某些情況下，這可能會導致裂紋擴展或斷裂，但並非總是如此。

在恆定位移的 KIH 試驗中無需使用試驗機。試樣在惰性環境中，在一定的恆定位移下進行螺栓加載。夾持式延伸計用於測量此螺栓加載試樣的負載線位移。恆力 KIH 試驗需要使用試驗機，例如電子式蠕變試驗機，以規定的拉力加載於預裂試樣。

對於恆定位移 KIH 測試，必須遵守特定的工作流程：

CT 試樣在動態試驗機中的預裂紋
使用夾持式延伸計在惰性氣氛中測量 CT 試樣的負載線位移
裝載 CT 試樣並將其放入高壓釜中
用加壓氫氣對高壓釜加壓 1,000 個小時
取出 CT 試樣以目視評估斷裂表面

符合 ASTM E1681 的 KIH 測試順序

依據 ASTM E1681 標準的重要特徵值

這些根據ASTM E1681的特徵值用於評估金屬對氫導致開裂的抵抗力：

K_IH
KIH 是「閾值應力強度因子」的縮寫。K_IH 定義為應力強度因子的閾值。
K_IEAC和K_EAC
是環境輔助裂解的縮寫。K_IEAC和 K_EAC 被定義為既不發生失效也不發生裂紋擴展的應力強度因子的最高值。因此，K_IEAC被理解為現有缺口和裂紋上仍能確保安全操作的最大允許負載。

根據 ASTM E1681 的試樣需求

在選擇用於KIH 測試的試樣時，遵守ASTM E1681中所規定的尺寸要求和最小試樣厚度非常重要。

可使用以下試樣形狀：

螺栓加載 CT 試樣（用於恆定位移 KIH 試驗）
CT 試樣（用於恆定負載 KIH 試驗）

帶預裂紋的金屬 CT 試樣用於在氫氣環境中根據 ASTM E1681 進行 KIH 測試（恆定位移）。

用於氫氣的管道

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（符合 ASTM E1681）？

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