ГОСТ 9.903-81

Группа Т99

     

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА СССР

     

Единая система защиты от коррозии и старения

СТАЛИ И СПЛАВЫ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ

Методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание

Unified system of corrosion and ageing protection.
High-strength steels and alloys.
Accelerated test methods for corrosion cracking

     

Дата введения 1982-07-01

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 2 апреля 1981 г. N 1765

Настоящий стандарт распространяется на высокопрочные стали и титановые сплавы (далее - материалы) и устанавливает методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание образцов с предварительно созданными усталостными трещинами.

Сущность методов заключается в том, что образцы подвергают одновременному воздействию коррозионной среды и растягивающих напряжений, при котором поверхности трещины расходятся в направлении действующих напряжений симметрично относительно плоскости исходной трещины.

Стандарт устанавливает три метода испытаний:

1 - при постоянной нагрузке;

2 - при ступенчато изменяемой нагрузке;

3 - при постоянной деформации.

Критерием оценки стойкости материала к коррозионному растрескиванию является пороговый коэффициент интенсивности напряжений .

Значения определяют для заданной продолжительности испытаний и (или) для условно принятого значения скорости роста трещины.

Значения не могут быть использованы для оценки влияния на стойкость к коррозионному растрескиванию факторов, изменяющих поверхностные свойства материалов (защитных покрытий, поверхностного упрочнения и т. п.).

Термины, применяемые в стандарте, и их определения приведены в приложении 1.

1. МЕТОД 1

1.1. Сущность метода определения при постоянной нагрузке на образец состоит в испытании серии образцов при различных исходных значениях коэффициента интенсивности напряжений при плоской деформации и продолжительности испытаний 40 сут.

Допускается определять при другой продолжительности испытаний, установленной в технических условиях на материал, при этом сравнительные испытания материалов проводят при продолжительности испытаний 40 сут.

1.2. Требования к образцам

1.2.1. Минимальную толщину образцов () в миллиметрах ориентировочно вычисляют по формуле

,

где - коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации, МПа·м, в интервале от до ;

- условный предел текучести материала при растяжении, МПа;

- определяют по нормативно-технической документации.

Для новых материалов ориентировочное значение выбирают по приложению 2 для материалов, близких по химическому составу, механическим и коррозионным свойствам.

Основными критериями выбора толщины образцов являются образование в процессе роста трещин поверхностей разрушения, перпендикулярных направлению действия растягивающих напряжений, и отсутствие макроскопического разветвления растущих трещин, т.е. рост в процессе испытаний одной магистральной трещины. Эти критерии могут быть определены только после проведения предварительных испытаний. Если эти условия не выполняются, испытания повторяют на образцах толщиной 2.

Если толщина , определенная по формуле, составляет доли миллиметра, определение проводят на образцах сталей толщиной не менее 1 мм и титановых сплавов не менее 5

 мм.

1.2.2. Применяют следующие типы образцов в зависимости от приложения нагрузки:

ОР - осевое растяжение;

КИ - консольный изгиб;

ВРI и ВРII - внецентровое растяжение.

Тип, форма и размеры образцов приведены в приложении 3.

1.2.3. Вырезку образцов из полуфабрикатов проводят в соответствии с приложением 4.

Направление вырезки образца обозначают двумя буквами, первая из которых указывает направление нормали к плоскости трещины, а вторая - направление развития трещины в этой плоскости, и вносят в протокол испытаний рекомендуемого приложения 5.

1.2.4. Проводят замер образцов. Длину, ширину и толщину образцов вычисляют как среднее арифметическое трех измерений. Данные измерений вносят в протокол испытаний.

1.2.5. Количество образцов должно быть не менее трех при каждом значении начальной нагрузки, для данного состояния материала и направления вырезки образца.

1.2.6. Образцы подвергают термической обработке в соответствии с требованиями стандартов или технических условий на материал.

1.3. Аппаратура, материалы и реактивы

1.3.1. Машины или приспособления, предназначенные для испытаний металлов и сплавов на ползучесть и длительную прочность в соответствии с требованиями ГОСТ 3248-81 и ГОСТ 10145-80*.

__________________

* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать ГОСТ 10145-81. Примечание "КОДЕКС".

1.3.2. Машины или вибраторы, обеспечивающие циклическое нагружение образцов при симметричном или пульсирующем цикле нагружения, типа универсальной испытательной машины МУП-20 по ГОСТ 28840-90.

1.3.3. Микроскопы или другие приборы, позволяющие определять длину трещины с погрешностью не более 0,05 мм.

1.3.4. Коррозионная среда - 3%-ный раствор хлористого натрия по ГОСТ 4233-77 в дистиллированной воде по ГОСТ 6709-72. В зависимости от условий эксплуатации реальных изделий допускается применять другие коррозионные среды.

1.3.5. Спирт этиловый по ГОСТ 5962-67.

1.3.6. Эксикатор по ГОСТ 25336-82.

1.4. Подготовка к испытаниям

1.4.1. Образцы обезжиривают и промывают этиловым спиртом.

1.4.2. Усталоcтную трещину получают на воздухе при циклическом растяжении или изгибе на машинах (п.1.3.2) на полностью термически обработанных образцах. Циклическое нагружение подбирают таким образом, чтобы скорость роста усталостной трещины на последнем миллиметре не превышала 1 мм за 50000 циклов.

Не допускается применять окрашивающие растворы для облегчения контроля за ростом усталостной трещины.

1.4.3. Измеряют расчетную длину исходной трещины (механический надрез + усталостная трещина).

Длина усталостной трещины должна быть не менее 1,5 мм, не менее 5% длины исходной трещины и не менее толщины образца.

Разность длин усталостной трещины на обеих сторонах образца не должна превышать 10%. Если это требование не выполняется, необходимо продолжить циклическое нагружение, предварительно повернув образец на 180° (оснастка при этом остается в первоначальном положении).

Результаты измерений вносят в протокол испытаний.

1.4.4. Отклонение усталостной трещины от плоскости симметрии надреза не должно превышать 10°.

1.4.5. Образцы маркируют по ГОСТ 9.019-74. Маркировку наносят на расстоянии не менее 20 мм от плоскости исходной усталостной трещины. Данные вносят в протокол испытаний.

1.4.6. Подготовленные к испытаниям образцы с усталостной трещиной хранят в эксикаторе.

1.4.7. Определяют критический коэффициент интенсивности напряжений на воздухе .

1.5. Проведение испытаний

1.5.1. Образцы устанавливают в захваты испытательной машины и подводят коррозионную среду. Объем раствора на 1 см поверхности образца должен быть не менее 10 см.

1.5.2. Образцы нагружают до значения начального коэффициента интенсивности напряжений , который вычисляют по формуле

,

где .

Расчетные значения вносят в протокол испытаний.

1.5.3. Испытания проводят при температуре 291-298 К (18-25 °С). Допускается проводить испытания при температурах, соответствующих условиям эксплуатации изделий.

1.5.4. Проводят контроль за разрушением образцов через 0,5 ч после начала испытаний, далее через 1, 2, 4, 6, 8 ч, далее четыре раза в сутки. Допускаются другие интервалы времени.

1.5.5. Фиксируют время до разрушения образцов и вносят его в протокол испытаний.

1.5.6. Если за 40 сут образцы не разрушились, их разгружают, снимают с испытательной машины, высушивают при температуре 373-423 К (100-150 °С) и разрушают на испытательной машине на воздухе.

1.5.7. Определяют конечную длину трещины (исходная трещина + коррозионная трещина) всех образцов как среднее арифметическое трех измерений: на 1/4, 1/2, и 3/4 толщины. Результаты измерений вносят в протокол испытаний.

1.5.8. По конечной длине трещины и формулам (п.1.6.4) вычисляют действительное значение . Данные вносят в протокол испытаний.

1.5.9. Образцы с коррозионной трещиной более 0,1 мм относят к разрушившимся образцам.

1.5.10. Если за 40 сут разрушились все образцы при , определение повторяют в интервале от =0 до =0,1.

1.5.11. Если ни один из образцов не разрушился (в том числе при ), определяют по методу 2.

1.5.12. Определение проводят с погрешностью не более 10%.