金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介

《金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法(GB/T 15248-2008)》由中國(guó)航空工業(yè)第一集團(tuán)公司提出。由中國(guó)航空工業(yè)第一集團(tuán)公司歸口。

在本部分編寫(xiě)過(guò)程中，參考了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 15248-2008 金屬材料軸向等幅低循環(huán)疲勞試驗(yàn)方法》、《GB/T 3075-2008 金屬材料 疲勞試驗(yàn) 軸向力控制方法》、《GB/T 20120.1-2006 金屬和合金的腐蝕 腐蝕疲勞試驗(yàn) 第1部分：循環(huán)失效試驗(yàn)》以及ASTM標(biāo)準(zhǔn)《ASTM E466 Practice for Conducting Force Controlled Constant Amplitude Axial Fatigue Tests of Metallic Materials》、《ASTM E606-04 Standard Practice for Strain-Controlled Fatigue Testing》關(guān)于軸向疲勞試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定，同時(shí)也參考了中國(guó)科學(xué)院金屬研究所編制的高溫高壓水腐蝕疲勞試驗(yàn)技術(shù)文件，并結(jié)合中國(guó)科學(xué)院金屬研究所以及國(guó)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)關(guān)于高溫高壓水腐蝕疲勞試驗(yàn)的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)而制定。具體技術(shù)內(nèi)容說(shuō)明如下。

(1)　為保證利用標(biāo)準(zhǔn)試樣獲得的疲勞性能能夠代表本體材料的疲勞性能，保證疲勞數(shù)據(jù)的有效性，規(guī)定除構(gòu)件外，標(biāo)準(zhǔn)疲勞試樣形狀尺寸應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)定：圓棒狀試樣標(biāo)距段直徑d最小為6.35 mm，標(biāo)距段長(zhǎng)度L=3d±d，過(guò)渡圓弧半徑r=4d±2d；矩形試樣標(biāo)距段最小厚度T為2.54 mm，標(biāo)距段長(zhǎng)度L=3T±T/2，寬度H=2T，過(guò)渡圓弧r=2T±T/2。

(2)　為保證疲勞數(shù)據(jù)的有效性，規(guī)定試樣平行度、垂直度、同軸度一般應(yīng)優(yōu)于0.08。

(3)　為方便試樣在高溫高壓水環(huán)境中與疲勞試驗(yàn)機(jī)連接，推薦棒狀疲勞試樣采用末端臺(tái)階連接方式，矩形試樣采用歐姆夾夾持方式。

(4)　為實(shí)時(shí)控制、監(jiān)測(cè)高溫高壓水溶液的水化學(xué)參數(shù)，高溫高壓水腐蝕疲勞試驗(yàn)裝置必須配置循環(huán)水回路，主要包括儲(chǔ)水罐、循環(huán)泵、高壓泵、換熱器、預(yù)熱器、冷凝器、背壓閥、離子交換樹(shù)脂等。儲(chǔ)水罐的出水口通過(guò)管路連接循環(huán)泵，循環(huán)泵的出口分別通過(guò)管路連接水化學(xué)監(jiān)測(cè)回路和高溫高壓水回路。水化學(xué)監(jiān)測(cè)回路上有電導(dǎo)率探頭、溶解氧探頭、pH探頭、離子交換樹(shù)脂等，之后返回儲(chǔ)水罐。高溫高壓水回路設(shè)有高壓泵、換熱器、試樣臺(tái)、高壓釜、冷凝器、背壓閥等，管路的出口連接儲(chǔ)水罐。

(5)　為保證能夠模擬典型輕水堆核電站服役循環(huán)水環(huán)境，規(guī)定高壓釜能夠在280-325oC、8-16.5 MPa高溫高壓水環(huán)境下，保持穩(wěn)定密封并能長(zhǎng)期運(yùn)行。

(6)　為保證試樣在恒溫條件下開(kāi)展疲勞試驗(yàn)，規(guī)定溫度測(cè)量位置處于疲勞試樣標(biāo)距段附近，溫度波動(dòng)范圍小于±2℃。

(7)　為保證試驗(yàn)環(huán)境的關(guān)鍵水化學(xué)參數(shù)，需實(shí)時(shí)精確監(jiān)測(cè)、控制循環(huán)水中的溶解氧含量。

(8)　為保證高壓釜內(nèi)高溫高壓水的水化學(xué)參數(shù)，規(guī)定循環(huán)水流速應(yīng)能夠保證高壓釜內(nèi)水每小時(shí)更換一次，如體積為10L的高壓釜，循環(huán)水流速應(yīng)不小于10L/h.

(9)　為方便疲勞試樣裝卸，應(yīng)確保高壓釜體積要足夠大，可以安裝試樣臺(tái)，操作方便。

(10)　為實(shí)現(xiàn)對(duì)處于高溫高壓水環(huán)境中的試樣進(jìn)行疲勞加載，疲勞加載系統(tǒng)與高壓釜之間應(yīng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封連接，并能在高溫高壓水環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

(11)　為保證疲勞試驗(yàn)過(guò)程中的同軸度，疲勞機(jī)加載系統(tǒng)、高壓釜、試樣臺(tái)、試樣夾具等部件必須精密配合，盡量消除連接件之間的間隙，能夠穩(wěn)定有效夾持疲勞試樣，保證疲勞試樣安裝后同軸度優(yōu)于0.08 mm。

(12)　為保證開(kāi)展高溫高壓水低周疲勞試驗(yàn)的有效性與精確性，規(guī)定高溫高壓水腐蝕疲勞試驗(yàn)裝置應(yīng)能夠在高溫高壓水環(huán)境下實(shí)現(xiàn)應(yīng)變控制或者在位移控制模式下實(shí)時(shí)精確原位監(jiān)測(cè)疲勞試樣標(biāo)距段應(yīng)變。

(13)　為確保順利、安全、有效開(kāi)展高溫高壓水腐蝕疲勞試驗(yàn)，規(guī)定操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程開(kāi)展試驗(yàn)。

(14)　為保證試驗(yàn)安全，規(guī)定高溫高壓水腐蝕疲勞試驗(yàn)裝置能夠在出水溫度過(guò)高時(shí)自動(dòng)報(bào)警并關(guān)閉系統(tǒng)；在高壓釜入口處安裝爆破閥，使高壓釜內(nèi)壓力由于故障升高時(shí)，進(jìn)行爆破泄壓；高壓釜內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)自動(dòng)報(bào)警并關(guān)閉系統(tǒng)；高壓釜、預(yù)熱器、換熱器等部件泄漏時(shí)，能夠自動(dòng)報(bào)警并關(guān)閉系統(tǒng)；冷卻水?dāng)嗔鲿r(shí)能夠自動(dòng)報(bào)警。

(15)　為保證試驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性與可靠性，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定定期對(duì)疲勞機(jī)力傳感器、位移傳感器、高精度線性可變差動(dòng)變壓位移傳感器、高壓釜熱電偶、預(yù)熱器熱電偶、溶解氧探頭、壓力傳感器等，進(jìn)行準(zhǔn)確度校正

(16)　為確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性，一般每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)需重復(fù)3次。

1992年9月22日，《螺紋緊固件軸向載荷疲勞試驗(yàn)方法》發(fā)布。

1993年6月1日，《螺紋緊固件軸向載荷疲勞試驗(yàn)方法》實(shí)施。

2019年6月4日，《鋁合金擠壓型材軸向力控制疲勞試驗(yàn)方法》發(fā)布。

2020年5月1日，《鋁合金擠壓型材軸向力控制疲勞試驗(yàn)方法》實(shí)施。