ISO 6303-1981 Pressure vessel steels not included in ISO 2604 Parts 1 to 6 Derivation of long-time stress rupture properties《不包括ISO 2604第1～6部分的压力容器钢 长期受力断裂性能的推导.pdf

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1、Norme internationale INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.MEKC1YHAPO1HAR OPI-AHM3AMR l-l0 CTAHAPTbl3Al b) le fabricant fournit une attestation cet effet. Dans tous les autres cas, il est ncessaire de garantir au constructeur du rcipient que le produit fourni respecte les valeurs donnes dan

2、s une norme nationale ou toute autre spcification, en lui prsentant a) les procs-verbaux en bonne et due forme des rsultats dessai de la qualit dacier en question, et b) une attestation que les procds de fabrication corres- pondent ceux de lacier sur lequel les rsultats dessai ont t obtenus. Une mth

3、ode dextrapolation utilise dans les analyses des donnes de rsistance la rupture par fluage est indique dans lannexe. 1 Objet et domaine dapplication La prsente Norme internationale dfinit une mthode permet- tant dobtenir et dvaluer les donnes ncessaires la dtermi- nation des valeurs de rupture sous

4、contrainte prolonge des aciers pour rcipients pression a) pour un acier ne figurant pas dans IISO 2604, Parties 1 6; b) lorsque les proprits exiges diffrent de celles qui sont admises sur le plan international (par exemple, au cas o une norme spcifie une composition chimique ou une gamme de traiteme

5、nt thermique plus large ou plus res- treinte). Le but de la norme est de rduire au maximum les diffrences dvaluation long terme obtenues dans diffrents pays en rai- son a) de diffrences de nombre et de dure de rassemblement des donnes utilises pour tablir ces valuations; b) de diffrences dans la mth

6、ode danalyse de ces don- nes. Des dtails relatifs la mthode dextrapolation utilise dans les analyses des donnes de rsistance la rupture par fluage sont indiqus dans lannexe. 2 Rfrences ISOI R 206, Essai de rupture par fluage de lacier temprature leve. I SO / R 831, Construction des chaudires fixes.

7、3 Gnralits La rsistance la rupture sous contrainte dun acier dpend de divers facteurs et notamment du traitement thermique et de la composition chimique qui rvle des lments rsiduels ou ltat de trace. Un certain nombre dchantillons doit donc tre vrifi pour valuer la fois la rsistance moyenne la ruptu

8、re sous contrainte et la dispersion des rsultats. La prcision de lvaluation de la dispersion et de la rsistance moyenne la rupture sous contrainte dpend son tour du nombre dchantillons vrifis, de la manire dont les chantil- lons dessai sont choisis, en rapport avec le traitement thermi- que et les g

9、ammes de compositions admis dans les spcifica- tions, de la technique dessai et de la mthode dextrapolation ainsi que de son degr. II est donc ncessaire de tenir compte de tous ces facteurs pour dfinir la valeur des donnes et des valuations long terme. ISO 6303-1981 (F) 4 Mode opratoire 4.3 Conditio

10、ns dessai 4.1 Prlvement des chantillons 4.1.1 Sauf dans le cas prvu en 4.1.2, les chantillons dessai doivent tre prlevs sur des produits finis du commerce, tant pour leur fabrication que pour leur traitement thermique, et qui sont reprsentatifs du matriau spcifi et livr. II est prfrable que le progr

11、amme comporte des chantillons ltat du produit au moment de sa mise en service. 4.1.2 Sil nest pas possible, vu les circonstances, de remplir les conditions ci-dessus totalement ou en partie (cas, par exem- ple, dun acier nouveau), cela doit tre prcis en clair et lon doit spcifier le dtail des procds

12、 de fabrication et de traite- ment thermique, y compris les vitesses de refroidissement. Une quantit suffisante de matriau prlev doit tre garde en rserve pour permettre de faire dautres essais ou contrles mtallographiques ultrieurement, si dsir. II est important de vrifier que le programme dessai gl

13、obal fournit des donnes reprsentatives des principales variables mtallurgiques admises dans la spcification concernant lacier considr. Les chantillons dessai doivent donc tre choisis compte tenu des variables suivantes. a) Composition chimique : Effet des variations de compo- sition chimique par rap

14、port aux limites admises dans la ou les spcifications, compte tenu des lments considrs comme importants. On tiendra galement compte des l- ments considrs comme importants mais non spcifis. b) Traitement thermique : Effet des variations de traite- ment thermique, y compris la temprature daustnitisati

15、on et de revenu, par rapport aux limites admises dans la ou les spcifications de matriaux. On tiendra compte galement, le cas chant, des variations de vitesse de refroidissement partir de la temprature daustnitisation. c) Proprits de traction temprature ambiante : Les chantillons vrifis doivent couv

16、rir la gamme des rsistan- ces la traction admises par la ou les spcifications de lacier. Cette condition a toutes chances dtre remplie par les chantillons remplissant les conditions a) ou b). On admet que a) et b) nont pas la mme importance et que les facteurs requrant le plus dattention peuvent dpe

17、ndre de la qualit de lacier. 4.2 Nombre dchantillons Des chantillons sont prlever dans au moins trois coules par fabricant. Un mme fabricant peut se fournir chez deux fournisseurs ou plus dans la mesure o a) ceux-ci ont un lien commun, cest-dire font partie de la mme organisation commerciale ou asso

18、ciation techni- que; b) chacun a contribu au rassemblement des donnes. 4.3.1 Mthode dessai Les essais de rupture sous contrainte doivent se faire suivant les rgles de IISO/R 206. 4.3.2 Dure de lessai Les prouvettes prleves sur chaque coule doivent tre vri- fies chaque temprature dessai et charge con

19、stante choi- sie pour provoquer la rupture des intervalles correspondant approximativement aux donnes du tableau 1. Srie dessai A B C Tableau 1 Dure approximative de lessai h I 1 000 . 3 000 10 000 30 000 50 000 4.3.3 Tempratures dessai Un minimum de trois tempratures dessai doit tre choisi pour cou

20、vrir la gamme des tempratures dans laquelle les proprits de rsistance la rupture sous contrainte constituent certaine- ment le principal critre de calcul. Les tempratures dessai doi- vent tre des multiples de 25 OC, ou mieux, de 50 OC. 4.4 Valeurs long terme Les rsultats dessai obtenus doivent tre v

21、alus selon la pro- cdure donne lannexe. fi La premire valuation doit se faire aprs que la srie A est ter- mine, puis dautres valuations aprs les sries dessai B et C selon 4.3.2. 4.5 Validit des estimations 4.5.1 Le degr dextrapolation valable des rsultats dessai dpend du nombre des essais et de leur

22、 dure. Trois facteurs entrent en ligne de compte : la temprature, le temps et la con- trainte. 4.5.2 Les estimations sont considres comme provisoires jusqu ce quon dispose de donnes sur un nombre suffisant de coules pendant les dures indiques en 4.5.3 et 4.5.4. 4.5.3 Lexprience montre que des extrap

23、olations valables sont possibles, dans une gamme de + 25 OC autour de chaque temprature dessai, sur la base dune srie dessais portant sur au moins cinq coules dacier, lessai le plus long de chaque srie dpassant une certaine dure minimale. Un certain pour- centage des cinq coules doit satisfaire aux

24、exigences de 4.1.1. 2 ISO 63034981 (F) 4.54 La confiance pouvant tre accorde de telles caract- ristiques dpendra de limportance de lextrapolation et les extrapolations allant au-del denviron trois fois la dure mini- male ci-dessus sont dcrites comme tant des extrapolations importantes de la dure. Le

25、s caractristiques de charge de rupture sont donnes normalement pour les intervalles indiqus dans le tableau 2 qui dfinit les dures partir desquelles Ictextrapolation importante de la dure est applicable. Les valeurs impliquant une extrapolation importante de la dure sont marques dun astrisque dans l

26、es tableaux de contraintes moyennes de rupture. Ces valeurs sont recomman- des, mais leur emploi doit tenir compte de la quantit de don- nes dessai et de la dure sur laquelle elles se basent. 4.5.5 Les extrapolations importantes de la dure sont utili- ses lorsque les valeurs sont obtenues par prolon

27、gement de la courbe type des paramtres au-del de la gamme des essais. Ces valeurs, qui sont entaches dune incertitude plus grande que les autres, sont donnes entre parenthses ( ). 4.5.6 Une dispersion de plus de Z!Z 20 % dans les rsultats dessai indique que la spcification de fourniture des chantil-

28、 lons nest pas assez prcise. 4.6 Prsentation des rsultats Les rsultats des essais de rupture sous contrainte doivent tre enregistrs, et un rapport doit en outre tre tabli pour chaque srie dessais sur les points suivants : a) procds dlaboration de lacier, y compris procds de dsoxydation; b) analyse c

29、himique, y compris lments rsiduels et tra- ces; c) forme du produit et dtail de ses dimensions; d) traitement thermique, temprature, temps et vitesses de refroidissement; e) position et orientation des chantillons dessai par rap- port la pice; f) proprits de rsistance la traction temprature ambiante

30、. Tableau 2 Valeurs en heures Dure de lessai dpasse par des points exprimentaux obtenus sur 51) coules des tempratures gales 25 OC prs la temprature spcifie 80 000 70 000 50000 3oooo 20 000 10 000 Dures partir desquelles on peut parler dextrapolations 250000 200000 150000 100 000 50000 30 000 avec d

31、passement de dure I 1) On peut inclure des points continus sils se trouvent au-dessus de la limite infrieure de la bande de disper- sion de 20 % pour la dure correspondante. 3 ISO 63034981 (F) Annexe Mthode dextrapolation utilise dans les analyses des donnes de rsistance la rupture par fluagerll (Ce

32、tte annexe fait partie de la norme.) La mthode utilise une forme modifie de la forme gnrale du paramtre temps-temprature donne par Manson.* P= 0-q log t - log fa (T- 7Jr . . . (1) Elle implique lutilisation dun programme dordinateur pour loptimisation des constantes paramtriques par la technique des

33、 moindres carrs mise au point par Mendelson, Roberts et Manson31 modifie pour le coefficient de contrainte qui devient 4 = 0 et lexposant de temprature r = + 1 ou - 1. La procdure suivie est la suivante : a) On trace pour chaque chantillon dessai des graphiques logarithmiques contraintekemps et lon

34、construit des courbes isothermes moyennes passant par les points exprimentaux chaque temprature, aucune extrapolation ntant faite au del de la gamme des donnes recueillies. Toute erreur apparente dans les donnes nappelant pas dexplication satisfaisante peut tre limine ce stade. b) On dtermine partir

35、 des courbes isothermes les valeurs de contrainte de rupture intervalles de temps spcifiques croissant de facon peu prs logarithmique de 100 h ou 300 h jusquau maximum possible et on les enregistre. Ces valeurs reprsentent la forme la plus pratique de prsentation des don- nes de rupture par fluage p

36、our analyses statistiques ventuel- les. c) On procde des tudes prliminaires de la dispersion des donnes de rupture par fluage en vue de classer si possible les aciers en sous-groupes. Lanalyse par rgressions multiples est lune des techniques utilisables, les variables de rponses utili- ses tant les

37、rsistances la rupture par fluage aprs 1 000 h et 10 000 h qui sont gnralement obtenues au stade b). d) Pour chaque sous-groupe daciers dfini au stade CI, on trace un graphique logarithmique de dispersion contraintekemps. Des courbes isothermes moyennes sont ensuite traces sur les rsultats dessai, ma

38、is non au del, lobjectif tant de les extrapoler laide dun paramtre tempskemprature. Deux mthodes sont possibles pour tablir des courbes isothermes moyennes. 1) Calcul des valeurs moyennes de contrainte de rupture aprs 100, 300, 1 000, 3 000, 10 000 et 20 000 h (ou plus) pour chaque temprature partir

39、 de la distribution de ces valeurs obtenue au stade b). Les valeurs ainsi dtermines servent de base de construction dune srie de courbes iso- thermes. 2) Trac par la mthode des moindres carrs de courbes ayant la forme gnrale log t = b, + 6, log CT + b* (log a)* + . . . . + b, (log a)n et examen de c

40、es courbes jusquaux polynomes du qua- trime degr. 4 Le problme de la pondration, qui prend une certaine importance quand on examine des donnes de cette sorte, peut tre trait de facon beaucoup plus efficace par la mthode 1). Cest principalement la raison pour laquelle les prfrences iront cette mthode

41、. e) Pour la plupart des aciers, on sapercoit que les essais ont t effectus (collectivement) plusieurs tempratures, de telle sorte que le stade d) peut donner plusieurs courbes isothermes moyennes. II est frquent aussi quon note de grandes diver- gences dans les volumes de donnes aux diffrentes temp

42、ra- tures. Celles-ci influent sur la prcision relative des estimations de la moyenne vraie des populations et sur la prcision de Iesti- mation des constantes paramtriques. Bien quil ne soit pas possible dliminer ce problme, certaines conditions minimales sont respecter pour les donnes isothermes uti

43、liser pour lextrapolation. 1) La gamme des temps de rupture (par exemple, du mini- mum au maximum) doit tre dau moins 5 000 h. 2) Le nombre de coules vrifies doit tre dau moins 3. 3) Les temps de rupture doivent atteindre au moins 5OOOh. 4) Le nombre des points exprimentaux doit tre de 10 ou plus. f

44、) A partir de chacune des courbes isothermes obtenues au stade d) et compte tenu des prescriptions de choix du stade e), on dtermine une srie de valeurs logarithmiques contrainte/ temps intervalles de temps logarithmiques de 0,25 au maxi- mum le long de ces courbes. g) Les valeurs calcules au stade

45、f) servent calculer des valeurs optimises des constantes Ta et log &. Le programme dordinateur utilis est une variante de celui de Mendelson, Roberts et Mansor Ce systme est utilis de la manire indique par Harvey et MayJl Les exposants de contrainte et de temprature sont fixs respectivement 4 = Oetr

46、 = + 1 et lon tudie une srie de valeurs dessai de Ta couvrant la gamme allant de 0 600 OK intervalles de 50. Si la valeur choisie de Ta est zro, il y a toutes chances que la valeur correspondante de r soit - 1 (cf. la loi de Larson-Miller). Si cest + 1, il faut alors comparer lcart type de cette est

47、ima- tion lcarttype de Larson-Miller. Sils sont similaires, cest- dire 20 % prs, on choisira Larson-Miller. Si la valeur choisie de Ta est 600, la gamme doit tre largie jusqu la valeur de Ta qui inverse le signe de (T- T,) qui devient ngatif. Si lcart type passe par un minimum avant que (T- T,) ne change de signe, on peut utiliser lquation de la forme de celle de Manson-Haferd.