ASTM E1457-19e1
Стандартный метод испытаний для измерения времени роста трещин при ползучести в металлах

Стандартный №

ASTM E1457-19e1

Дата публикации

2019

Разместил

American Society for Testing and Materials (ASTM)

Последняя версия

ASTM E1457-19e1

сфера применения

1.1 Настоящий метод испытаний охватывает определение зарождения трещин при ползучести (CCI) и роста трещин при ползучести (CCG) в металлах при повышенных температурах с использованием предварительно растрескавшихся образцов, подвергнутых статическому или квазистатическому нагружению. Решения, представленные в этом методе испытаний, проверены для основного материала (т.е. с однородными свойствами) и смешанного материала основы/сварного шва с неоднородной микроструктурой и свойствами ползучести. Время CCI, t0,2, которое представляет собой время, необходимое для достижения начального расширения трещины δai = 0,2 мм, возникшего с момента начала первого приложенного усилия, и скорость CCG, ş или da/dt, выражаются через величину Рост трещины при ползучести коррелирует с параметрами механики разрушения C* или K, причем C* определяется как установившееся определение напряжений в вершине трещины, полученное в принципе из C*(t) и Ct (1-17).2 Рост трещины полученное таким образом, идентифицируется как свойство материала, которое можно использовать в методах моделирования и оценки срока службы (17-28). 1.1.1 Выбор параметра, коррелирующего рост трещины C*, C*(t), Ct или K, зависит от свойств ползучести материала, геометрии и размеров образца. Во время испытаний на рост трещин ползучести обычно наблюдаются два типа поведения материала; ползуче-пластичные (1-17) и ползуче-хрупкие (29-44). В пластичных материалах при ползучести, где преобладают деформации ползучести, а рост трещины ползучести сопровождается существенными зависящими от времени деформациями ползучести на вершине трещины, скорость роста трещины коррелирует с определениями Ct или C*(t) в установившемся состоянии, определяемыми как C * (см. 1.1.4). В ползучехрупких материалах рост трещин ползучести происходит при низкой пластичности при ползучести. Следовательно, зависящие от времени деформации ползучести сравнимы с сопутствующими упругими деформациями, локальными в вершине трещины, или доминируют над ними. В таких устойчивых условиях ползучести и хрупкости Ct или K могут быть выбраны в качестве коррелирующего параметра (8-14). 1.1.2 В любом испытании могут присутствовать две области роста трещин (12, 13). Начальная переходная область, где доминируют упругие деформации и развивается разрушение при ползучести, и стационарная область, где трещина растет пропорционально времени. Настоящий стандарт описывает поведение установившейся скорости роста трещин ползучести. Кроме того, в 11.7 даются конкретные рекомендации относительно того, как следует обращаться с переходной областью с точки зрения начального периода роста трещины. В установившемся режиме существует уникальная корреляция между da/dt и соответствующим параметром, связанным со скоростью роста трещины. 1.1.3 В ползучих пластичных материалах обширная ползучесть возникает, когда вся нерастрескавшаяся связка подвергается деформации ползучести. Такие условия отличаются от условий мелкомасштабной ползучести и переходной ползучести (1-10). В случае обширной ползучести область, в которой преобладает деформация ползучести, имеет значительные размеры по сравнению как с длиной трещины, так и с размерами связок без трещин. При мелкомасштабной ползучести только небольшая область неповрежденной связки, прилегающая к вершине трещины, испытывает деформацию ползучести. 1.1.4. Скорость роста трещины ползучести в области обширной ползучести коррелирует C*(t)-интегралом. Параметр Ct коррелирует скорость роста трещин ползучести в областях мелкомасштабной ползучести и переходной ползучести и уменьшается, по определению, до C*(t) в области обширной ползучести (5). Следовательно, в этом документе определение C* используется в качестве соответствующего параметра в установившемся режиме обширной ползучести, тогда как C*(t) и/или Ct являются параметрами, которые описывают мгновенное напряженное состояние из мелкомасштабной ползучести, переходного и установившегося режима. государственные режимы в ползучести. Рекомендуемые функции для получения C* для различных геометрий, показанных в Приложении A1, описаны в Приложении A2. 1.1.5 Для количественной оценки начального периода развития трещины используется инженерное определение начального размера трещины δai. Это расстояние составляет 0,2 мм. Было показано (41-44), что этот начальный период, существующий в начале испытания, может составлять существенную часть времени испытания. В этот ранний период вершина трещины подвергается развитию повреждений, а также перераспределению напряжений до достижения устойчивого состояния. Рекомендуется соотносить этот начальный период роста трещины, определяемый как t0,2 при δai = 0,2 мм, с установившимся состоянием C*, когда вершина трещины находится в условиях обширной ползучести, и с K для условий ползучести и хрупкости. Значения C* и K следует рассчитывать при окончательном указанном размере трещины, определяемом как ao + δai, где ao — начальный размер стартовой трещины. 1 Этот метод испытаний находится в ведении комитета ASTM E08 по усталости и разрушению и является прямой ответственностью подкомитета E08.06 по поведению роста трещин. Текущая редакция утверждена 15 ноября 2019 г. Опубликована в феврале 2020 г. Первоначально утверждена в 1992 г. Последняя предыдущая редакция утверждена в 2015 г. под номером E1457–15. DOI: 10.1520/E1457-19E901. 2 Номера, выделенные жирным шрифтом в скобках, относятся к списку ссылок в конце настоящего стандарта. Авторские права © ASTM International, 100 Barr Harbour Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959. США Этот международный стандарт был разработан в соответствии с международно признанными принципами стандартизации, установленными в Решении о принципах разработки международных стандартов, руководств и рекомендаций, выпущенном Комитетом Всемирной торговой организации по техническим барьерам в торговле (ТБТ). 1.1.6 Рекомендуемыми образцами для испытаний CCI и CCG является стандартный компактный образец на растяжение C(T) (см. рис. А1.1), который нагружается штифтом при растяжении в условиях постоянной нагрузки. Установка вилки показана на рис. А1.2 (подробнее см. в 7.2.1). Дополнительные геометрии, подходящие для испытаний в рамках этой процедуры, показаны на рис. А1.3. Это С-образное кольцо при растяжении CS(T), образец средней трещины при растяжении M(T), растяжение с односторонним надрезом SEN(T), изгиб с односторонним надрезом SEN(B) и растяжение с двойным надрезом DEN(T). . На рис. А1.3 показано положение боковых канавок образцов для измерения смещения при смещении силовой линии (FLD) и смещении устья трещины (CMOD), а также положения входных и выходных проводов падения электрического потенциала (EPD). показано. Рекомендуемая нагрузка для растянутых образцов – штифтовая. Конфигурации и размерный ряд приведены в Таблице А1.1 Приложения А1, (43-47). Выбор образца будет обсуждаться в 5.9. 1.1.7 Напряженное состояние вершины трещины может влиять на поведение трещины при ползучести и вызывать туннелирование фронта трещины в образцах с плоскими стенками. Размер образца, геометрия, длина трещины, продолжительность испытания и свойства ползучести влияют на напряженное состояние вершины трещины и являются важными факторами, определяющими скорость роста трещины. Рекомендуемый диапазон размеров образцов для испытаний и их боковых канавок приведен в таблице А1.1 приложения А1. Было показано, что в этом диапазоне скорости растрескивания не изменяются для ряда материалов и условий нагрузки (43-47). Предполагается, что уровень ограничений для относительно краткосрочных испытаний (менее одного года) не варьируется в пределах нормального разброса данных, наблюдаемого при испытаниях этих геометрических форм. Однако рекомендуется, в рамках ограничений, налагаемых на лабораторию, проводить испытания с образцами различной геометрии, размера, размеров и размеров трещин. Во всех случаях сравнение приведенных выше данных следует проводить, по возможности, путем испытания стандартного образца C(T). Очевидно, что повышение уверенности в данных о росте трещин в материалах может быть достигнуто путем испытаний более широкого диапазона типов образцов и условий, как описано выше. 1.1.8 Неоднородность материала, остаточные напряжения и деградация материала при температуре, геометрия образца и длительные испытания с низким усилием (в основном более одного года) могут влиять на скорость зарождения трещин и свойства роста (42-50). В случаях существования остаточных напряжений эффект может быть значительным, если образцы для испытаний взяты из материала, который характерно представляет собой поля остаточных напряжений или поврежденный материал, или и то, и другое. Например, сварные конструкции или толстые литые, кованые, экструдированные компоненты, пластически изогнутые компоненты и компоненты сложной формы или их комбинации, где полное снятие напряжений нецелесообразно. Образцы, взятые из такого компонента и содержащие остаточные напряжения, также могут содержать остаточные напряжения, степень и распределение которых могли измениться в результате изготовления образца. Извлечение образцов само по себе частично снимает и перераспределяет картину остаточных напряжений; однако оставшаяся величина все равно может оказать существенное влияние на последующее испытание, если не будет проведена послесварочная термообработка (PWHT). В противном случае остаточные напряжения накладываются на приложенное напряжение и приводят к интенсивности напряжения в вершине трещины, отличной от той, которая основана исключительно на внешних силах или смещениях. Если не принимать во внимание эффект растягивающего остаточного напряжения, значения C* будут ниже ожидаемых, что приведет к более высокой скорости растрескивания по сравнению с постоянным C*. Это позволит получить консервативные оценки для оценки срока службы и неконсервативные расчеты для целей проектирования. Следует также отметить, что искажения при механической обработке образцов также могут свидетельствовать о наличии остаточных напряжений. 1.1.9 Следует также учитывать релаксацию остаточных напряжений вследствие ползучести и распространения трещин. В настоящий стандарт не включены специальные допуски, касающиеся этих изменений. Однако метод расчета C*, представленный в этом документе, в котором для оценки C* использовалась скорость смещения образца при ползучести, по своей сути учитывает описанные выше эффекты, отраженные мгновенными измеренными деформациями ползучести. Однако при анализе этих типов испытаний следует соблюдать особую осторожность, поскольку коррелирующие параметры K и C* показаны в приложении A2, даже несмотря на то, что ожидается, что релаксация напряжений при высоких температурах может частично свести на нет эффекты, вызванные остаточными напряжениями. В приложении А4 представлены правильные расчеты, необходимые для получения J и C* для испытаний сварных деталей, где необходимо учитывать фактор несоответствия. 1.1.10 Конфигурации и размеры образцов, отличные от перечисленных в таблице А1.1, которые испытываются при постоянной силе, предполагают дополнительные требования к достоверности. Это делается путем сравнения данных рекомендуемых тестовых конфигураций. Тем не менее, использование других геометрических форм применимо в этом методе при условии, что данные сравниваются с данными, полученными на стандартных образцах (как указано в Таблице А1.1), и соответствующие коррелирующие параметры были подтверждены. 1.2 Значения, указанные в единицах СИ, следует рассматривать как стандартные. Единицы измерения дюйм-фунт, указанные в скобках, предназначены только для информации. 1.3 Настоящий стандарт не претендует на решение всех проблем безопасности, если таковые имеются, связанных с его использованием. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за установление соответствующих мер безопасности, охраны труда и окружающей среды, а также определение применимости нормативных ограничений перед использованием. 1.4 Настоящий международный стандарт был разработан в соответствии с международно признанными принципами стандартизации, установленными в Решении о принципах разработки международных стандартов, руководств и рекомендаций, выпущенном Комитетом Всемирной торговой организации по техническим барьерам в торговле (ТБТ).

ASTM E1457-19e1 История

• 2019 ASTM E1457-19e1 Стандартный метод испытаний для измерения времени роста трещин при ползучести в металлах
• 2019 ASTM E1457-19 Стандартный метод испытаний для измерения времени роста трещин при ползучести в металлах
• 2015 ASTM E1457-15 Стандартный метод испытаний для измерения времени роста трещин при ползучести в металлах
• 2013 ASTM E1457-13 Стандартный метод испытаний для измерения времени и скорости роста трещин ползучести в металлах
• 2007 ASTM E1457-07e4 Стандартный метод испытаний для измерения времени роста трещин при ползучести в металлах
• 2007 ASTM E1457-07e3 Стандартный метод испытаний для измерения времени роста трещин при ползучести в металлах
• 2007 ASTM E1457-07e2 Стандартный метод испытаний для измерения времени роста трещин при ползучести в металлах
• 2007 ASTM E1457-07e1 Стандартный метод испытаний для измерения времени роста трещин при ползучести в металлах
• 2007 ASTM E1457-07 Стандартный метод испытаний для измерения времени роста трещин при ползучести в металлах
• 2000 ASTM E1457-00 Стандартный метод испытаний для измерения скорости роста трещин ползучести в металлах