ISO 7539-5-1989 Corrosion of metals and alloys - Stress corrosion testing - Part 5 Preparation and use of C-ring specimens《金属与合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第5部分 C-环形试样的制备和使用》.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE ISO 7539-5 Premire dition 1989-12-15 Corrosion des mtaux et alliages - Essais de corrosion sous contrainte - Partie 5: Prparation et utilisation des prouvettes en forme danneau en C Corrosion of metals and aloys - Stress corrosion testing - Part 5: Preparation and use of C-ring

2、specimens Numro de rfrence ISO 7539-5 : 1989 (FI ISO 7539-5 : 1989 (FI Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits tec

3、hniques de IISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec IISO participent galement aux travaux. LYS0 col- labore troitement avec la Commission lec

4、trotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter- nationales par le Conseil de IISO. Les Normes inte

5、rnationales sont approuves confor- mment aux procdures de IISO qui requirent lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. La Norme internationale ISO 7539-5 a t labore par le comit technique ISO/TC 156, Corrosion des mtaux et alliages. LISO 7539 comprend les parties suivantes, prsentes

6、sous le titre gnral Corrosion des mtaux et alliages - Essais de corrosion sous contrainte : Partie 1: Guide gnral des mthodes dessai - - Partie 2: Prparation et utilisation des prouvettes pour essais en flexion Partie 3: Prparation et utilisation des prouvettes cintres en U - Partie uniaxiale - - 4:

7、 Prparation et utilisation des prouvettes pour essais en traction Partie 5: Prparation et utilisation des prouvettes en forme danneau en C Partie 6: Prparation et utilisation des prouvettes prfissures - Partie 7: Essais faible vitesse de dformation - Partie soudure 8: Prparation et u titisa tion des

8、 prouvettes prsen tant un cordon de Lannexe A fait partie intgrante de la prsente partie de IISO 7539. 0 ISO 1989 Droits de reproduction rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris

9、la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. Organisation internationale de normalisation Case postale 56 l CH-1211 Genve 20 l Suisse Imprim en Suisse ii ISO 7539-5 : 1989 (FI Introduction La prsente partie de IISO 7539 fait partie intgrante dune srie de normes couvrant les procdur

10、es de dfinition, de prparation et dutilisation de diffrentes formes dprouvettes destines la ralisation dessais permettant dvaluer la rsistance des mtaux la corrosion sous contrainte. Chaque norme de la srie doit tre lue conjointement avec IISO 7539-l. Cette dernire permet nit des de choisir directiv

11、es la mthode d pour valuer essai approprie, adapte aux cas la porte des rsultats dessais. particuliers , et four- Page blanche NORME INTERNATIONALE ISO 7539-5 : 1989 (F) Corrosion des mtaux et alliages - Essais de corrosion sous contrainte - Partie 5: Prparation et utilisation des prouvettes en form

12、e danneau en C 1 Domaine dapplication 1 .l La prsente partie de IISO 7539 couvre les procdures de dfinition, de prparation, de mise sous contrainte, dexposi- tion et dexamen dprouvettes en forme danneau en C, ser- vant valuer la sensibilit dun mtal la corrosion sous con- trainte. Elle prsente une an

13、alyse de ltat et de la distribution de la contrainte dans lanneau en C. Pour les besoins de la prsente partie de IISO 7539, le terme (mtal 1) inclut galement les alliages. 1.2 Canneau en C constitue une prouvette conomique et polyvalente pour dterminer la sensibilit la corrosion fissu- rante sous co

14、ntrainte de tous les types de mtaux entrant dans la composition dune multitude de formes de produits. II est particulirement bien adapt aux essais de tubes, barres et tles (voir figure 1). Des prouvettes entailles peuvent galement tre utilises (voir 5.3.8). 1.3 Les prouvettes en anneau en C peuvent

15、tre mises sous contrainte des niveaux prdtermins par un quipement sim- ple appliquant une charge ou une dformation croissante. 2 Rfrences normatives Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la rfrence qui en est faite, constituent des disposi- tions valables pour la prsent

16、e partie de IISO 7539. Au moment de la publication, les ditions indiques taient en vigueur. Toute norme est sujette rvision et les parties prenantes des accords fonds sur la prsente partie de IISO 7539 sont invi- tes rechercher la possibilit dappliquer les ditions les plus rcentes des normes indique

17、s ci-aprs. Les membres de la CEI et de IISO possdent le registre des Normes internationales en vigueur un moment donn. ISO 7539-l : 1987, Corrosion des mtaux et alliages - Essais de corrosion sous contrainte - Partie 7: Guide gnral des mthodes dessai. ISO 7539-6 : 1989, Corrosion des mtaux et aKages

18、 - Essais de corrosion sous contrainte - Partie 6: Prparation et u tifisa- tion des prouvettes pr fissures. 3 Dfinitions Pour les besoins de la prsente partie de IISO 7539, les dfini- tions donnes dans IISO 7539-l sappliquent. 4 Principe 4.1 Lessai consiste soumettre une prouvette une charge ou une

19、dformation constante ou croissante, en vue de dter- miner sa sensibilit la corrosion sous contrainte, par rfrence un ou plusieurs des paramtres numrs dans larticle 7. 4.2 Les environnements corrosifs peuvent causer une dt- rioration des proprits des matriaux sous contrainte bien plus grande que cell

20、e quon observe avec les mmes matriaux dans des conditions de milieu identiques, lorsque ceux-ci ne sont pas soumis la contrainte. Cette dtrioration accrue peut sexpri- mer de diffrentes manires lorsquon value la sensibilit la corrosion sous contrainte. 4.3 La forme la plus courante de dtrioration pa

21、r corrosion sous contrainte comporte Iamorcage et la propagation de fis- sures, dont une ou plusieurs peuvent ventuellement conduire une rupture complte de lprouvette si lessai est men pen- dant une dure suffisante. 4.4 De grandes variations peuvent tre enregistres dans les rsultats dessai pour un m

22、tal et un environnement donns, mme lorsque les prouvettes sont totalement identiques; les essais doivent donc tre frquemment rpts. Les rsultats dessai peuvent varier encore plus largement si les prouvettes sont de tailles ou dorientations diffrentes, ou sont soumises diffrentes mthodes de mise sous

23、contrainte. 1 Iso 7539-5 : 1989 (FI Tube Tige et barre Sens long Sens travers court Tle Figure 1 - Mthode dchantillonnage pour tester diffrents produits 2 ISO7539-5:1989 (FI 4.5 Le temps damorcage des fissures, aprs exposition des prouvettes sous contrkinte lenvironnement dessai, ou le seuil de cont

24、rainte au-dessous duquel aucune fissure nappa- rat, sert de mesure la resistance la corrosion sous contrainte du matriau dans lenvironnement et au niveau de contrainte choisis. 5 prouvettes 5.1 Dfinition des prouvettes 5.1.1 La gamme des tailles danneaux est tendue; cepen- dant, les anneaux dun diam

25、tre extrieur infrieur 15 mm ne sont pas recommands, car ils augmentent les difficults dusi- nage et diminuent la prcision du niveau de contrainte impo- ser. Les dimensions de lanneau peuvent affecter ltat de con- trainte (voir 5.2). La figure 2 illustre les dimensions types de fabrication dun anneau

26、 en C. 5.1.2 Pour tester des sections paisses structure granulaire oriente, il faut absolument orienter lanneau en C de sorte que la direction de la contrainte principale fasse un angle droit avec le plan de rsistance minimale la corrosion fissurante sous contrainte. Sinon, la fissure sera dsaxe, si

27、tue en un point o la contrainte est inconnue et infrieure la contrainte calcule (voir 5.3.3). II convient donc de donner des instructions appro- pries au personnel datelier. Les prouvettes en anneau en C peuvent tre utilises comme prouvettes entailles ou prfis- sures par la fatigue, dont les tats de

28、 contrainte sont abords en 5.3.8 pour le premier cas, et dans IISO 7539-6 pour le second. 5.2 Considrations sur les contraintes 5.2.1 La contrainte la plus intressante considrer dans lprouvette en anneau C est la contrainte circonfrentielle. Celle-ci nest pas uniforme mais suit un gradient dans Ipai

29、s- seur, variant dune traction maximale sur une face une com- pression maximale sur la face oppose. La contrainte varie ga- lement sur la circonfrence de lanneau en C, de zero au niveau de chaque trou de boulon un maximum au centre de larc oppos au boulon de mise sous contrainte. La contrainte calcu

30、- le selon lannexe A nexiste que sur une ligne coupant lanneau dans la partie mdiane de larc. Si donc la contrainte est dter- mine par mesure de la dformation sur la face en traction de lanneau en C, la jauge extensomtrique doit tre place au centre de larc afin dindiquer la dformation maximale. La c

31、on- trainte varie galement sur la largeur de lanneau en fonction des rapports largeurkpaisseur et diamtrekpaisseur. En gn- ral, si lanneau est charg de la manire illustre la figure 3a) et b), la contrainte de traction sur la face extrieure est plus forte aux extrmits quau centre alors que, dans le c

32、as illustr la figure 31, la contrainte de traction sur la face intrieure est moins forte aux extrmits quau centre. 5.2.2 Le systme des contraintes dans les anneaux en C se caractrise galement par la prsence de contraintes biaxiales, cest-dire de contraintes qui se dveloppent dans les sens transversa

33、l et circonfrentiel. La contrainte axiale transversale est maximale au centre pour sannuler aux extrmits; elle est de mme signe que la contrainte circonfrentielle. De facon gnrale, la contrainte transversale dcrot avec les rapports largeurkpaisseur et diamtrekpaisseur. 5.2.3 Dans le cas de lanneau e

34、n C entaill, un tat de con- trainte triaxiale existe prs de la base de lentaille. La contrainte circonfrentielle la base de lentaille est en outre suprieure la contrainte nominale, et lon peut sattendre, en gnral, la trouver dans le domaine plastique. 5.2.4 Des contraintes internes peuvent se manife

35、ster lorsque les anneaux en C sont usins partir de produits renfermant une contrainte rsiduelle notable, ou ayant subi un traitement thermique impliquant une trempe aprs usinage. Ces contrain- tes internes peuvent introduire des erreurs dans les calculs. II est ncessaire de mesurer le diamtre du tub

36、e avant et aprs dcoupage axial et dutiliser le rsultat dans le calcul des con- traintes rsiduelles. Dimensions en millimtres ext. +0,05 0 ht io,o5 Figure 2 - Exemple dprouvette en anneau en C 3 ISO 7539-5 : 1989 (FI 5.2.5 On peut envisager une relaxation au cours de la priode dexposition, en particu

37、lier lorsque les prouvettes sont expo- ses des tempratures leves. Cette relaxation peut tre va- lue partir des donnes de fluage si elles sont disponibles pour lanneau et le boulon de mise sous contrainte. NoTE - Si lanneau et le boulon ont des coefficients de dilatation ther- mique diff on utilise c

38、et effet un ressort spciale- ment calibr, plac sur le boulon de charge voir figure 3 b). 5.3.4 La mthode de mise sous contrainte la plus prcise con- siste fixer des jauges extensomtriques lectriques transver- a) Dformation constante Figure 3 sales et annulaires sur la surface sollicite en traction,

39、et serrer le boulon jusqu ce que les mesures de dformation indiquent la contrainte circonfrentielle dsire. Les contraintes circonfrentielles oc et transversales ut sont cal- cules comme suit, condition toutefois quelles se situent dans le domaine lastique: E oc = - k, + pq 1 - P2 E at = - (Et + /lEJ

40、 1 -p2 o E est le module dlasticit, en newtons par mtre carr; P est le coefficient de Poisson; % est la dformation circonfrentielle; % est la dformation transversale. Lutilisation des jauges extensomtriques lectriques sur des anneaux en C parois minces entrane une correction du dpla- cement de lappa

41、reillage sur la surface de lanneau. Les traces de lappareillage et dadhsif doivent tre enleves avant expo- sition. Le calcul des contraintes dpassant la limite lastique peut seffectuer sur la base dune analyse lastique-plastique. 5.3.5 Lorsque plusieurs anneaux dalliages et de dimensions identiques

42、doivent tre chargs, il est pratique de dterminer une courbe dtalonnage de contrainte circonfrentielle en fonction de la dformation de lanneau, afin dviter Iinconv- nient davoir employer des jauges extensomtriques sur chacun. b) Charge constante cl Dformation constante Mthodes de mise sous contrainte

43、 des anneaux en C SO 7539-5 : 1989 (FI 5.3.6 La compression requise sur lanneau en C pour produire uniquement une dformation lastique et le degr de celle-ci peuvent tre valus de facon thorique. Les anneaux en C peuvent dont tre sollicits en contrainte, aprs calcul de la dformation ncessaire pour pro

44、duire la contrainte lastique dsire sur la base dune formule modifie adapte aux essais en flexion tenant compte des dimensions de chaque anneau comme lindique lannexe A. Lexprience montre une bonne corrlation entre les contraintes calcules de cette manire et les contraintes mesures en fixant des jaug

45、es extensomtriques aux prouvettes. 5.3.7 La distribution contrainte-dformation dans Iprou- vette peut galement tre calcule, pour diverses valeurs de dformation imposes lanneau en C, par la mthode des l- ments finis de lanalyse de contrainte. Ces analyses doivent tre ralises au travers de programmes

46、dlments finis appropris, labors par un personnel parfaitement rompu la technique correspondante. La mthode serait normalement employer pour des prouvettes gomtrie ou configuration de charge plus complexe, pour lesquelles lanalyse thorique simple nest pas applicable. 5.3.8 Pour des prouvettes entaill

47、es (voir 5.2.31, on suppose une contrainte nominale base sur le diamtre extrieur de lanneau, mesur la base de lentaille. On calcule ensuite la contrainte maximale au niveau de cette dernire partir du pro- duit de cette contrainte nominale et du facteur de concentra- tion de contraintes K, pour lentaille considre. Entretoise positionne dans le 54 . Usinage et prparation de surface 5.4.1 Une surface usine de haute qualit est souhaitable pour les essais de corrosion, sauf si lon dsire tester la surface brute de fabric