ASTM E1681: испытание KIH металла
Под испытанием KIH подразумевается испытание на механику разрушения для определения порогового коэффициента интенсивности напряжений (KIH) металлического материала в водородной среде. При этом стандарт ASTM E1681 различает два типа нагружения образцов CT с предварительно нанесенными усталостными трещинами: испытание KIH с постоянным смещением и испытание KIH с постоянным усилием.
Целью этих испытаний KIH по ASTM E1681 является оценка пригодности металлов в специальных трубах и магистралях для транспортировки водорода.
Стандарты Проведение испытания Характеристики Образцы Подходящее оборудование Запросить консультацию Брошюра «Водород»
Важные стандарты для испытания KIH
Следующие стандарты важны для испытания KIH и определения порогового коэффициента интенсивности напряжений (KIH) в водородной среде:
- ASME B31.12 – Standard on Hydrogen Piping and Pipelines
Этот стандарт определяет безопасность трубопроводов и содержит требования к трубопроводам 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 содержит, в зависимости от метода испытания, другие требования для расчета KIH. - ASTM E1681 - Standard Test Method for Determining Threshold Stress Intensity Factor for Environment-Assisted Cracking of Metallic Materials
ASTM E1681 регламентирует, как определять пороговый коэффициент интенсивности напряжений (KIH) для образования трещин в водородной среде.
Проведение испытания по ASTM E1681
Перед испытанием KIH образец CT подвергается воздействию усталостного колебания с помощью сервогидравлической испытательной машины. Затем этот образец CT с предварительно нанесенной трещиной нагружают в газообразной водородной среде. При этом ASTM E1681 принципиально различает два типа нагружения: либо образец удерживается в течение определенного времени с постоянной деформацией (constant displacement), либо при постоянном усилии (constant force). При этом может произойти рост трещины или разрушение, а может и не произойти.
Для проведения испытания KIH (constant displacement) испытательная машина не нужна. Здесь образец предварительно напрягают до определенной постоянной деформации с помощью болта в инертной среде. При этом с помощью экстензометра Clip-On измеряют раскрытие этого образца CT с нагружением болтом (load line displacement). При испытании KIH (constant force) необходима испытательная машина (например, электромеханическая машина для длительных испытаний), нагружающая образец CT на растяжение с определенным усилием.
При испытании KIH (constant displacement) необходимо учитывать определенный рабочий процесс:
- приложение колебаний к образцу CT в динамической испытательной машине
- раскрытие образца CT в инертной атмосфере с помощью экстензометра Clip-On
- загрузка образца CT и подача в автоклав
- заполнение автоклава сжатым водородом в течение 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 в водородной среде:
- KIH
KIH - это английское сокращение от "Threshold Stress Intensity Factor". KIH определено как пороговое значение коэффициента интенсивности напряжений. - KIEAC и KEAC
EAC - это английское сокращение от „Evironmental Assisted Cracking“. KIEAC и KEAC определяют как наивысшее значение коэффициента интенсивности напряжений, при которых не происходит ни разрушение, ни рост трещины. KIEAC означает максимально допустимое нагружение существующих надрезов и трещин, еще обеспечивающих безопасную эксплуатацию.
Требования к образцам по ASTM E1681
При выборе образцов для испытания KIH важно соблюдать требования стандарта ASTM E1681 к размерам и минимальной толщине образцов.
Допустимы следующие формы образцов:
- образцы CT с нагружением болтом (для испытания KIH "constant displacement")
- образцы CT (для испытания KIH "constant force")
