GB T 20120.2-2006 金属和合金的腐蚀.腐蚀疲劳试验.第2部分;预裂纹试验裂纹扩展试验.pdf

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1、ICS 77.060 日25道昌中华人民共和国国家标准GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验第2部分:预裂纹试样裂纹扩展试验Corrosion of metals and alloys-Corrosion fatigue testing Part 2 : Crack propagation testing using precracked specimens (lSO 11782-2:1998 , IDT) 2006-03-02发布中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局中国国家标准化管理委员公2006-09-01实施GB/T 20

2、120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 前言GB/T 20120-2006(金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验包括以下部分:一一第1部分:循环失效试验;一-第2部分:预裂纹试样裂纹扩展试验。本部分为GB/T20120-2006的第2部分，等同采用国际标准ISO11782-2: 1998(金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验第2部分:预裂纹试样裂纹扩展试验。本部分作了下列编辑性修改z一一删除国际标准前言。本部分中的附录A为资料性附录。本部分由中国钢铁工业协会提出。本部分由冶金工业信息标准研究院归口。本部分起草单位:钢铁研究总院、冶金工业信息标准研究院。本部分主要起草人:王炜、金明秀、柳泽燕

3、、冯超。I GB/T 20120. 2-2006/ISO 117822: 1998 百l预裂纹试样裂纹扩展试验提供了关于临界值条件和腐蚀疲劳裂纹扩展速率的信息。这些信息可以用来设计和评价由腐蚀疲劳裂纹扩展决定使用寿命的工程结构件上。由于裂纹尖端需要保持弹性约束条件，裂纹扩展试验使用的预裂纹试样并不适用于评价薄板或线材等薄的产品，通常用于包括厚板、棒材和锻件在内的厚的产品的评价。试样同样可以适用于焊接连接件。腐蚀失效试验的结果只有在实际使用条件与试验条件，尤其是材料、环境及应力条件完全相同时才可以直接应用。E GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 金属和合金的

4、腐蚀腐蚀疲劳试验第2部分:预裂纹试样裂纹扩展试验1 范围1. 1 本部分规定了一种断裂力学方法，在可控环境中确定在循环载荷下的预裂纹的裂纹扩展速率，并测量裂纹生长的临界应力强度因子范围。在此范围以下，裂纹扩展速率低于各方限定的极限值。1. 2 本部分适用于在液相或气相环境中金属和合金的腐蚀疲劳试验。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 15970. 1-

5、1995 金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第1部分:试验方法总则(GB/T 15970.1-1995 ,eqv ISO 7539.1:1987) 3 定义3. 1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 下列定义适用于本部分。腐蚀疲劳corrosion fatigue 金属在交变应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程，通常导致破裂。注:当金属在腐蚀环境中遭受周期应变时，可发生腐蚀疲劳。载荷force p 试样上的压力，当载荷方向可使裂纹面分离时是正压力。最大载荷maximum force Pmax 在一个加载周期内载荷的代数最大值。最小载荷minimum force Pm1 在一个加载周期内载荷的代

6、数最小值。载荷范围force range !:,.P 载荷的代数最大值与最小值的差值。应力强度因子stress intensity factor K, 外加载荷、裂纹长度和有应力(长度)1/2尺寸的试样几何形状的函数，它唯一的定义了遭受张开模式GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 位移(1型)的裂纹尖端的弹性应力场的强化。注:假设试样仅能弹性响应，如果裂纹尖端塑性区大小与裂纹的长度及无裂纹带的长度相比很小，那么应力强度因子就与实际裂纹体的行为有关。在本部分中，所有模式均假定为模型1，且以下各处均标示下角标。3. 7 3.8 3.11 3.12 3.13 3.

7、14 最大应力强度因子maximum stress intensity factor K max 一个周期内应力强度因子的最大代数值，对应最大载荷。Kmin 应力比周期疲劳裂纹扩展速率由/dN由疲劳载荷引起的裂纹扩展、应力强度因子系鼓stress intensity factor coefficient y 通过对特殊几何形状的应力分析所得到的因子，它建立了给定裂纹长度的应力强度因子与载荷、试样尺寸的关系。3. 15 2 平面应变断裂韧度plane strain fracture toughn创SKIc 在塑性变形的高约束条件和受应力强度增强影响下，不受环境约束的显著的裂纹扩展开始时的临界K值

8、。3. 16 试样取向specimen orientation GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 根据应力加载方向和裂纹扩展方向确定的断裂平面，分别由X、Y和Z三个坐标轴来表示。其中:3.17 3.19 Z与材料生产过程中主加工压力一致(短横轴hx与晶体流向一致(纵轴); Y是X轴和Z轴的法线(见图1)。裂纹长度crack length G 循环频单位时|i国循环次数，通常以骂4 试验于随后测量的腐蚀疲劳裂p以t:，.K表示的裂4试验条件下，相似性原理心轴的有效裂纹长度。腐蚀疲劳的临界应力强度范围因子t:，.Kh可育子或低于空气中的临界值，这取决于特定的

9、金属/环境条件。可通过控制载荷范围的缩小直到裂纹扩展速率对特定应用可忽略不计来确定t:，.Kh值(见6. 3)。事实上，从测量观点上确定这个值是必要的(见8.5)。注:裂纹扩展率的测量和临界应力强度范围因子的确定都显著的受残余应力的影响。因此，在试验前考虑进行热应力释放，但如果条件不允许，那么必须在试验结果说明中提出这种影响的可能性。特别是残余应力的存在使t，Kh明显取决于试样厚度。原则上厚度对氢放电可发生影响，也可在流动溶液中液体沿厚度方向传输处发生。对于后者，在厚度方向经裂纹侧的溶液传输是断裂力学试样的人为影响，并且在服役中不具有破裂的代表性。许多金属的腐蚀疲劳裂纹扩展速率试验的结果显示了

10、da/dN与t:，.K间的关系与通常在空气试验中观测到的三段关系有较大的不同，如图2所示。曲线形状取决于材料/环境系统，并且在一些情况下，GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 与时间相关的(区别于与周期相关)断裂模式会随之发生，这会加快裂纹成长，产生与频率有关的扩展速率平稳端，如图2所示。4.2 腐蚀疲劳裂纹扩展试验中的试样4.2. 1 概述在断裂韧性试验中使用的大部分几何形状类型的试样，在本试验中均可使用。特定类型试样的选择取决于试验材料的形状和试验条件。由于间隙效应，销加载试样如紧凑拉伸试样(CT)并不适用于R值小于或等于0的试验。由于这种原因，用压紧夹

11、具加载的四点单边缺口弯曲试样(SENB4)或中心断裂拉伸(CCT)试样是适用于试验的。一个基本要求是试样尺寸要足够保持三维(平面应变)条件，在此条件下塑性变形被限制在裂纹尖端附近。断裂韧性试验经验指出要进行有效的K1c测量，a，B和(W一叫、须小于2.5引，其中y是屈服强度。建议用一个相似标准来确保腐蚀疲劳裂纹扩展试验中足够的约束范围，在上面的表达式中用Kmax代替KIc0 4.2.2 试样类型腐蚀疲劳裂纹扩展试验中经常使用的试样几何形状包括以下几种:a) 三点单边缺口弯曲(SENB3); b) 四点单边缺口弯曲(SENB4); c) 紧凑拉伸(CT); d) 中心断裂拉伸(CCT)。每种试样

12、类型的标准试样设计细节由图3图6给出，允许的缺口几何参数由图7给出。合适的加工公差由表1给出。4.2.3 应力强度因子因素由弹性理论可知，作用于不同形状的试样或构件的裂纹尖端的应力强度因子可以用以下关系式(3)表示:式中:Q一几何常数;一一一外加应力; 裂纹长度。K1 =Qva . ( 3 ) 应力强度因子可以通过一个无量纲应力强度系数Y来计算，此系数与由a/W(其中W为试样宽度)来表示的裂纹长度有关，应力强度因子函数公式如式(4)所示:K YP -I-BWrl/2 注:其中PO.K=O。然而，不能由此认为负载荷对裂纹扩展速率没有影响。对于上面讨论的四种试样形状，其Y的合适值由表2表5给出。4

13、.2.4 试样制备 ( 4 ) 对于规定方向(见图1)的试样应尽可能在充分热处理条件下加工，即有关的材料条件。由于试样材料在充分热处理条件下不易被完全加工，假设在精整加工阶段每个面至少能除掉0.5mm厚度，那么热处理可在开槽和精整工序之前进行。然而，在热处理不会导致表面状态的破坏、残余应力、冷却断裂或变形的情况下，可以对完全加工的试样进行热处理。完成加工后，必须对试样进行充分除油，以确保在以随后的疲劳断裂试验或腐蚀疲劳裂纹扩展试验4 G/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 中裂纹尖端无污染。为了监测裂纹长度，把电极锡焊或铜焊在试样上是必要的，在这个操作之后应对试

14、样进行除油以除掉残留的焊剂，然后加工预裂纹。4.2.5 试样标识应将试样识别标志印在或刻在有缺口的试样表面或与缺口平行的试样端面上。5 试验装置5.1 环境箱环境箱应能完全装入试样的试验部分。只要可能，被装夹部分不能与榕液环境接触，以防止电池效应和缝隙腐蚀。如果不能满足，可以采取适当的措施，如使用相似的金属、电绝缘或涂层。通常必需要有适当的榕面比(取决于反应速率和曝露时间)和循环系统。在使用外加电压和外加电流情况下，对应电极使用分隔板是必要的，以便限制从这个电极产生的反应产物的影响。非金属材料被推荐用来制作环境箱和循环系统。这些材料应该是不活泼的。注意玻璃和某些塑料在高温下不再是惰性的。必须使

15、用金属箱时，应该与试样绝缘以防止电池效应。当试验在气体环境中进行时，首选使用全金属箱。5.2 裂按长度测量最常用的裂纹长度测量方法在附录A中作了描述。环境和试验箱经常妨碍光学测量方法的使用，并且仅能对裂纹表面长度的测量提供指导。除去腐蚀产物而增强裂纹可见性，会干扰局部电化学性质，因此是不可取的。测量横穿试样厚度的裂纹平均长度通常是更好的方法。这包括电阻方法。交直流电位降测量法是比较合适的，但必须确保对腐蚀疲劳裂纹扩展速率上没有影响，同时必须用适当的方法来消除电池效应。也可使用基于横穿缺口的位移测量或与缺口相对的试样承载面的应变测量方法。6 预制裂纹6. 1 概述用于疲劳断裂的仪器必须有一种加载

16、方法，使得缺口的应力均匀分布并且作用力的精度应在:l:2.5%内。在试验室的腐蚀疲劳研究中，推荐使用人工预开裂方法来提供合适长度和平直度的尖锐疲劳裂纹。原则上，这一步骤会影响到随后裂纹扩展方式，取决于使用的频率、加载参数调节方式和是在空气中还是在试验环境下进行预开裂。在某些材料中，在预开裂操作时引入腐蚀疲劳试验环境会促进由正常韧性的穿晶型疲劳断裂模式到较低韧性的腐蚀疲劳模式的变化。这将促进随后腐蚀疲劳试验中的开裂开始。然而，除非在预开裂步骤后立即进行腐蚀疲劳试验，否则在裂纹尖端残留的腐蚀剂会因为腐蚀而加速钝化。因此，除非各方同意，疲劳预裂应在正常的实验室空气环境下进行。在这种情况下可通过高循环

17、频率加速预开裂。6.2 预开裂对充分热处理的试样进行疲劳预开裂，直到裂纹扩展超过侧表面缺口至少O.025W或1.2刽5mm 预开裂过程中最终Km叩a口x值不能超过试验数据要获得的初始Km川H值。理想状态下，进行预开裂不会使Kmax值减小。da/dNlO-8m/周期时是可行的，对更低的扩展速率是不可行的(见6.3)。注:对于扩展速率约为10-8 m/周期的t:.K值为:一一钢、镰合金、铁合金和铜合金，t:.K=13MPa m1/2 铝合金，t:.K=6MPa m1/2 Kmax值可以由R值来计算。Kmax值不能超过O.7KIco预开裂过程Kmin值与Kmax值同样重要;Kmm指出裂纹伴流影响。例

18、如，与低R相对的高R裂纹伴流影响会明显影响腐蚀疲劳试验结果。可导致瞬间da/dN(裂纹闭合影响)行为。当预开裂结束时检测表面裂纹长度，差别不应大于O.la。如果疲劳裂纹离开对称面土50，则试样5 GB/T 20120. 2-2006/ ISO 11782-2 : 1998 不适合用来试验。预开裂试样在使用前应放在干燥器中。为避免裂纹尖端变钝或污染的影响，应尽量避免长时间存储。6. 3 低裂纹扩展速率或确定AKth的预开裂为使da/dN10-Bm/周期并确定临界t，K(见8.日，开始时遵守6.2中的预开裂过程，然后应用载荷平均分配方法获得最低t，K值或裂纹扩展速率。对试样周期性载荷，随裂纹长度平

19、稳改变的Kmax值依照下式给出:式中:Ks一一-Kmax的对应值;Ck 载荷平均分配因速率或临界t，K，假定把缺口导出。当达到a式中:Kmax = KSexpCk(a-as) . ( 5 ) 条件一致或是参照预期使用条件。重要的环境因素有电讯位、散略晶印有值、样气体的浓度、流量和压力。GB/ T 15970. 1中提供了有用的背景喷啦。对于气体环境，-1法缝因素就是气体的纯度。如果试验在开路条件下进行，金属的嘻啦啦满二搏俨F具体的试验环境条件，在试验中充气程度是个重要的因素。换句话说，通过恒电位或恒电流方法(见5.3)，用开路值代替电极电位。应用外加电流的辅助电极应该在试样上提供均匀的电流分布

20、，即，电极电位应该相同。7.2 加载因素7. 2. 1 循环频率在循环破坏试验中，循环频率通常是影响腐蚀疲劳断裂扩展的最重要变量。由于对腐蚀疲劳过程有重要作用的、与时间有关的腐蚀和扩散过程，腐蚀疲劳裂纹扩展的速率一般都随着循环频率的减少而增加。在循环频率较高时(一般指大于10Hz时)，腐蚀疲劳裂纹扩展速率可能没有空气中疲劳裂纹扩展速率大，这是由于在每个加载周期中，没有足够时间产生巨大的影响。有6 GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 时，由于二次钝化可超过裂缝尖端处保护性表面膜的撕裂速率，使得在很低的循环频率下，腐蚀疲劳裂纹扩展速率也下降。循环频率太高或太低

21、都可能引起数据的不稳定，因此腐蚀疲劳裂纹扩展试验应该在循环频率与所考虑的应用条件相当的情况下进行。最好能在比所考虑的应用速率高于和低于的几个循环频率下试验，评价循环频率变化的影响。7. 2. 2 应力比腐蚀疲劳裂纹扩展速率在应力比较高时通常会增加，这主要是由于与系统有关的几个原因，其中包括应力比对裂缝尖端应变、裂缝尖端前面的应力分布、裂缝尖端屏蔽以及裂缝的化学性质的作用。因此，应力比具有代表性。7. 2. 3 波形在一个给定的循环频率下蚀疲劳裂纹扩展速率。在阳纹扩展速率，这主要取荷的延迟时间可能会与时间相关的裂纹卸载时当I钙沉淀物都可自合效应。8 试验步骤8. 1 概要试验前，要测量初始数据时

22、要格外注意，它对确定极限t:.K有重要影响。断裂速率，而因此也可能影响腐可能增大或减小腐蚀疲劳裂条件。通过不同加响。最好能使用随化，伴随氢的金属放电，氧化物或其将预裂纹试样和环境箱安装好，并将试验环境引进试验箱。然后开始在裂纹上进行循环加载。8. 3 环境控制和监测在试验期间对环境应该依据要求进行监测和控制。在元缓冲体系中，可以使用pH自动控制系统使pH保持恒定。否则需要评定pH值变化对裂纹生长的影响。在对大气开放的系统中，可以通过空气冒泡对溶液充气。在封闭性系统中，必须进行环境监测。试验中的流速应该模拟使用条件下的范围，因为流量会影响电极电位，例如，影响裂纹处和溶液间的氧的迁移和物质传输。在

23、后面的情况下，相对于裂纹的流动方向是非常重要的。可以考虑通过密封裂纹侧7 GB/T 20120.2一2006/18011782-2: 1998 面人为地限制裂纹沿厚度方向传输，但同时可能会引起局部缝隙问题。强烈推荐使用适于应用的参比电极来测量电极电位。在测量电极电位时应注意限制IR降。榕液温度的变化应该控制在士2C内。8.4 腐蚀疲劳裂纹扩展速率的测量8.4.1 裂纹长度必须记录作为循环次数函数的裂纹长度，可连续地记录或裂纹每增长O.OlW间隔记录。裂纹长度测量精度应为O.OlW;裂纹长度的变化测量精度应为0.002W。任何试验中断和卸载时间都应该记录，连同与它们有关的裂纹长度。在a/W超过0

24、.65前终止试验，并从试验环境中移走试样，以便在试样断裂前标记裂纹前端位置。注:标记裂纹前端位置的目的是为了能够检查裂纹前端的曲率。通过静态断裂或在空气中使用完全不同的应力范围进行连续循环直至断裂后热着色，是可行的方法。应该在两侧面的断裂表面上，分别距每个侧面0.25B、0.5B和0.75B点处测量腐蚀疲劳裂纹的长度。可在腐蚀疲劳裂纹前端明确的断裂表面上其它位置进行类似的测量。在所有位置上裂纹长度的最大值和最小值不应相差超过O.la。腐蚀疲劳裂纹长度的测量值应该与试验期间裂纹监测得到的监测值相差不超过O.OlW。8.4.2 裂纹扩展速率裂纹扩展速率可以通过裂纹长度与循环次数计算，可使用正割法或

25、递增多项式法。8.4.2.1 正割法用来计算裂纹扩展速率的正割法(或点对点技术)仅涉及计算在a-N曲线上相邻两点的连线的斜率。它公式的表达方法如下所示:式中z坐(m/cycle)=丘立L二旦X 10-3 dN ,., -_r- N i+1 - N; a,+1 裂纹长度的下一个记录值，单位为毫米(mm);a，一一裂纹长度的当前值，单位为毫米(mm);N，十1一一循环次数的下一个记录值;N;一一一循环次数的当前值。因为由/算K。8.4.2.2 递增多项式法. ( 8 ) 用来计算出/dN的这种方法包括拟合一个(2n+1)连续数据点的二次多项式(抛物线)。其中n对于五点或七点拟合时通常分别为2或3。

26、对于局部拟合点的方程如下所示:. , Ni - C1 l , , N; - C1 l2 a, = bo +b11一二一-1l+b21一一一-1I .( 9 ) , U1 L C2 J v2 L C2 J 式中:rN- C, l 1l C2 -, J+1; bo ，b1和b2一一在aa三三at+n范围内通过最小正方回归法确定的回归参数;一一一在N，时的裂纹长度的拟和值。参数:CGl=(N凡2一n+N凡z汁，+n)的困难。在N，时裂纹扩展速率可通过上面抛物线的导数得到，如下所示:8 GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 坐一生+战(NgfCl)dN Ja - C

27、2 I C ( 10 ) 与da/dN相关的t:，.K值可以通过对应N，的拟和的裂纹长度a;计算得到。8.5 腐蚀擅劳极限应力强度因子范围的确定第6章描述了预制裂纹的方法，在条文8.2中描述了环境导人。空气中的极限值t:，.K的常规定义包括经过5X 106次循环或q/10-8(其中q为裂纹长度测量系统的分辨率，单位为mm)观察不到明显裂纹扩展迹象。显然，在试验频率为0.1Hz或更小的时候，这是不现实的。由于时间量程的原因，在低频率时的相关的极限值t:，.Kth无法测量。测量的da/dN的最小值(相当于极限值)受测量分辨率和长期可靠性，耐性及测量的经济性的影响。由于这个原因，对于一个随机的金属/

28、环境系统，根据一个可接受的低da/dN值建立极限值准则的有效定义是不可能的。相关的准则应该由相关的各方同意。注1:涉及极限值的初始步骤具有潜在的重要影响。在空气中预制裂纹和后来浸入可能会带来与事实不符的瞬时现象。当频率高于适当频率时，溶液中预制裂纹会带来与事实不符的裂纹尖端化学性质。注2:氧化物或者腐蚀产物的厚度、断裂面粗糙塑性区尺寸、载荷比及模型I加载偏差对裂纹闭合程度有直接影响。裂纹闭合程度也影响.Kh0 9 试验报告试验报告应该包括以下内容:a) 试样类型，B和W的尺寸(毫米)和缺口深度;b) 用来测量裂纹长度的试验设备和装置以及裂纹长度的测量精度的描述;c) 试验材料的性能，例如化学成

29、分、熔炼和加工工艺、热处理、显微结构、晶粒大小、非金属夹杂物含量和力学性能等方面;产品的尺寸和形状也应该报告，同时如果需要，也应报告应力消除方法;d) 从母材金属上切取试样取向和切取位置;e) 疲劳预裂的t:，.K、R和裂纹长度的终值;f) 试验加载变量，包含t:，.p、R、循环频率和波形;g) 环境箱和所有用来监测和控制环境的设备均应描述;h) 榕液的初始成分、pH值、充气程度(或其他相关气体的浓度)，流动状况、温度和电极电位;根据用再循环速率确定流过试样的近似线性速度说明流速。应指出使用的参比电极，应报告电位和参考的合适的标准电极(例如:在250C下的标准氢电极或饱和甘苯电极);在整个试验

30、期间这些参数的变化均应报告;i) 试验初始步骤;j) 注明在试验时环境或加载的瞬时现象(包括试验中断)的性质和持续时间以及与之相关裂纹长度;k) 试验数据的分析方法，包括转化a/N为da/dN的方法;1) 用来保证主要弹性性质的试样K标度和尺寸规范(本部分中没有描述的试样); m) 裂纹弯曲程度(推荐在横穿试样的五个位置测量); n) 对于腐蚀疲劳裂纹扩展试验，da/dN应该标绘成t:，.K的函数(通常使用对数坐标，t:，.K为横坐标，da/dN为纵坐标);违反4.2.1中尺寸要求的所有数据均应标识;0) 对于腐蚀疲劳极限应力强度因子范围，在没有裂纹扩展迹象时，测定t:，.Kth值、相关的裂纹

31、长度、相关的t:，.P值和循环次数。9 G/20120.2-2006/150 11782-2,1998 Z X 品位沈阳Z 门飞问万工如何径问讯抽样品问椒-o a)位问品粮沈阳1椒何如工万向主主础在且裂平面标志，桩事主:t!回1破裂丽的棋识10 GB/T 20120. 2-2006/ 180 11782-2: 1998 4口GHU句。-J二破裂不稳定位z;二腐蚀疲劳地时;7二应力帕扰动二fZ?:疲劳地扩展;圈2庸甜蜜劳辛尊敬传播遮度对Iii.力强度累数范围的函数11 GB/T 20120. 2一2006/ISO11782-2: 1998 基准面X L w二三10;0.2W:(B三W;L二三4W

32、+10。注1:裂纹长度在基准面x-x上测量。注2:试样不适于R:(O。固3三点单边开槽弯曲式样(SENB3)基准面X一一L W二三10;O. 2W :(B:(W; L二Ll+L2十L3十10。注:裂纹长度在基准面x-x上测量。圄4四点单边开槽弯曲式样(SENB4)12 【= 单位为毫米B X 单位为毫米B X W二三25;G=l. 25阴气6:(;B:(;O. 5W; H=O.6W; D=O.25阴气F=O.275W o B 注1:裂纹长度在基准面x-x上测量。注2:试样不适于R:(;O。GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 单位为毫米基准洒一-.x 出:t

33、: X G 圄5紧凑拉伸试样(CT)13 GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 单位为毫米槽详细尺寸见图5X x运F1=2W。对于夹紧式摩14 注2:槽宽n应注3:允许在X GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2 : 1998 单位为毫米15 GB/T 20120.2一2006/ISO11782-2: 1998 A.1 目测法附录A(资料性附录)裂纹长度测量方法显微镜或者望远镜，典型的是20倍。-般裂纹长度以此裂纹的传播距离来估算，但是如果要求必需的准确度，刚性支架是必要的。可以在试样的表面印上标准网格，并通过与此比较来估算裂纹的长度。

34、在这种情况下光学设备不是特别重要，但是需要准备更多的试样。尽管这些方法的设备费用很低廉，但是方法本身却是很繁重的工作。由于这些方法不是自动化的操作，所以除非24小时监督，试验中断很有可能会导致数据丢失。当然，只有表面裂纹长度能够测量。A.2 电阻测量法A. 2.1 直流电电位降法，试样被电绝缘，通过它的恒定电流横穿裂纹平面。铁素体钢试样上使用的典型的电流密度净断面上为104A/m2到105A/m2数量级，但是对于低电阻金属可能会要求更高的电流密度。在裂纹平面任一侧上两点之间的电位降被检测，并且与试验分析或者计算得到校准值比较来测量裂纹的长度。在后面的方法中希望进行试验验证。试验方法很好建立，并

35、且具备一定的稳定性和可靠性的试验仪器。由于需要有高电流，此方法不适用于大的或低电阻率的试样。然而这种方法的派生方法，可在这些环境中使用。这包括监测附在试样上易碎的金属街上面的裂纹长度。测得的金属箱上的裂纹长度与下面试样上裂纹表面长度是相等的。下面是一般方法可能的误差来源:a) 热阻系数的变化;b) 热电动势;c) 由于裂纹闭合导致的循环波动。可以使用一个比较仪技术来克服a)。横穿裂纹的电位降由一块与第一个试样相似，并且在电学上与其串联，物理上与其靠近，但不循环加载的试样上点之间测得的电位降，或者在试验中在试样上另一对探针之间测得的电位降来划分。对于后者，虽然试验简单，但是需要注意校准。因为两个

36、测量电位可随着裂纹的长度而变化。热电动势可以通过与试样相似的金属电压探针来消除。当两块不同金属不可避免连接的时候，探针应该插入一块相对大的热量块中。一个中空的边长50mm的立方体铝块是合适的。循环波动通常由裂纹闭合引起，但是-个附加影响是试样的运动导致的感应电压。感应电压会在试样速度最大的时候达到最大值，并且在力最大和最小两点处降到零。因此理想的测量应该在循环中力最大点处进行，以消除闭合和感应电压影响。个简单的峰值读数回路会因选择感应电压峰值而出错。与最大应力同步的脉冲直流电可以用来消除热电动势和裂纹闭合影响。这种方法提供了对于横穿试样的平均裂纹长度的测量。它能良好的适合自动数据收集和机械控制

37、。A.2.2 交流电电位障法电位降法分为两种类别:低频率和高频率系统。16 GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 低频率系统(典型的操作范围为10Hz到100Hz)本质上是DC法的发展。使用相位灵敏检测系统可以得到一个高的信(号)噪(声)比，并且因此提高了灵敏度。热电势也不再是一个难题了。但是，与DC法一样需要校准。由裂纹闭合引起的循环波动也同样影响AC法(见A.2.1)。高频率系统(5kHz到8kHz)是利用.发生在这些频率范围内的流向试样表面的电流定位。这将电流的需求减到最小，而且导致电压和与试样尺寸独立的裂纹长度成线形关系。因此这种方法尤其适合大试样中

38、的裂纹测量。AC系统的电子学相对复杂，而且不易达到必需的长期稳定性。依赖于系统的特殊特性，必须特别小心以避免由干扰导致的伪信号。因此，由探针导线和试样表面构成的物理回路应该保持尽可能的小，并且探针导线应该缠绕在一起或使用小型屏蔽/防护导线。导线应该被遮蔽以防止其移动，探针和励磁电流导线应很好的隔离。由于电压与裂纹长度的线性关系，将高频方法合并到自动监测系统中是特别方便的。A.3 柔度方法下列是两种最通用的方法:a) 横穿缺口的每单位力位移的测量;b) 每单位力的承载面应变的测量。在a)中，一个合适的传感器，例如，夹式延伸仪，LVDT(线性变化位移传感器)或者安装在通过缺口处。ENB3、SENB

39、4和CT试样)或者缺口中央(CCT试样)环形测力计。确定每单位力的位移，而且通过校准与裂纹长度相关联。如果另一块试样是使用过的，它应该被放置在与试验试样相同的环境条件下。这将确保相似的瞬时热量等行为。另外，使用反向极性技术可将热效应减到最小。承载面应变(BFS)方法在原理上是很简单的。在这个条件下传感器是一个位于试样承载面，例如缺口对面处的应变测量桥。这种方法对于CT试样尤其成功，而且对于SENB4也可以得到预期的相似灵敏度。但由于载荷点位于缺口的对面，这种方法并不适合SENB30此方法也不适合CCT，因为这种几何形状下BFS对于裂纹的长度并不是特别敏感的。对于BFS因为惯性作用的实际缺少，在

40、高频率下可能其它的可塑性方法更适合。位移传感器和应变计应该避免与榕液接触，以保证其完整性和避免电流影响。由于裂纹闭合，两者会接近非线性的应力位移关系。当这种情况发生，在此周期中的高应力期间柔度最好由此应力-位移关系来确定。这些方法提供了测量平均裂纹长度的方法。它非常适合自动数据采集和机械控制。表A.1试样尺寸的公差尺寸公差表面粗糙度、垂直度、平行度L G 表面应该在0.002W内垂直和平行(全部指示器读数); 土O.OlWH 断口牙底线垂直面的表面粗糙度为Ra为0.8m;F, 断口与中心线在O.OlW内等距F 土0.004W土0.004W 孔与表面在:I:O.0075W内垂直并与平行面在士0.

41、0005W内垂直PD 。表面粗糙度Ra为0.4m17 GB/T 20120. 2-2006/1S0 1 1782-2 : 1998 表A.2SENB3试样应力强度系数函数值表列值=CKB/ P ) XJW / 1 000 跨距=4Wa/ W 0. 000 0.001 0. 002 0. 003 0. 004 0. 005 0. 006 0.007 0.008 0.009 O. 10 3.39 3. 40 3.42 3.43 3. 45 3. 46 3. 48 3. 49 3. 50 3. 52 0. 11 3. 53 3. 55 3. 56 3. 58 3. 59 3. 60 3. 62 3.

42、 63 3. 64 3. 66 O. 12 3. 67 3. 69 3. 70 3.71 3. 73 3.74 3. 75 3. 77 3. 78 3. 79 O. 13 3. 81 3.82 3. 83 3. 85 3. 86 3.87 3. 89 3. O 3. 91 3. 93 O. 14 3. 94 3. 95 3. 96 4. 02 4. 03 4.04 4.05 -0.15 4. 07 4. 08 4. 14 4. 16 4.17 4. 18 O. 16 4. 19 4. 21 4. 28 4. 30 4.31 0.17 4. 32 4.41 4.42 4.43 O. 18 4.

43、45 4. 54 4. 55 4. 56 O. 19 4.57 4. 67 4. 69 0. 20 4.80 4.81 0.21 4. 87 4.r88 4. 93 4. 94 0. 22 5.00 5.l01 .02 5.06 5.07 0. 23 5. 13 5.114 .15 5. 17 5.19 5. 21 0. 24 5.26 5. 27 .29 5. 30 5. 33 5. 34 0.25 S.U 5.43 5.44 5.47 5. 48 0. 26 5. 51 5. 5 .t戈，鸟制5.55 5.57 5. 58 . 59 5. 61 5. 62 0. 27 5. 65 8- 5

44、-:-69 5. 72 . 74 5. 75 5. 77 0. 28 5.80 5. 81 5. 83 5. 84 5.87 89 5. 90 5. 92 0.29 5.99 6.02 .04 6. 05 6. 07 0. 30 6. 18 . 20 6.21 6.23 0. 31 6. 37 6. 39 0. 32 6. 54 6. 56 0. 33 6. 71 6.73 0. 34 6. 89 6.91 0.35 7.08 7. 09 0.36 7.27 7.29 0.37 7.46 7.48 0.38 7.67 7.69 0.39 7.80 7. 88 7. 91 0. 40 7.93

45、7.95 7:?飞4斗斗才?!?8. 06 8. 08 8.11 8. 13 0. 41 8. 15 8. 17. 8. 8. 29 8. 31 8. 34 8. 36 0. 42 8. 38 8.41 8. 43 8. 46 8. 48 8. 50 8. 53 8. 55 8. 58 8. 60 0.43 8. 63 8. 65 8. 68 8. 70 8. 73 8. 75 8. 78 8. 80 8. 83 8. 85 0. 44 8. 88 8. 90 8. 93 8. 96 8. 98 9.01 9.04 9. 06 9. 09 9. 12 0.45 9. 14 9. 17 9. 2

46、0 9. 22 9.25 9. 28 9. 31 9. 33 9. 36 9.39 0.46 9. 42 9.45 9. 47 9. 50 9. 53 9. 56 9. 59 9. 62 9. 65 9. 68 0. 47 9.70 9.73 9. 76 9. 79 9. 82 9.85 9. 88 9. 91 9. 94 9.97 0.48 10.01 10. 04 10. 07 10. 10 10. 13 10.16 10. 19 10. 22 10. 26 10. 29 0. 49 10. 32 10. 35 10.38 10. 42 10.45 10.48 10. 52 10. 55

47、10.58 10. 62 18 GB/T 20120. 2-2006/ISO 11782-2: 1998 表A.2(续)nud-RvnLAUAUqJ句faanE句rqunu-qdq句1iEJnyA马nyd4nUAU-. -nv1A1A。血。b叫JqdA崎RUnu-A1i1A1-A1在1A11A1l品。-qdQd。户口。，nuqu1A句tU-qunLFhvnudanyqnEAAnynu-. -nui1i。，。LqLndqAUA哇。-1111141111Al句t-QdFUnd。LA哇QURUA哇户口1Anu-06nLRunu4nEqdnquny nu-. -nu-1iqL。，。LqJqJauA他n

48、u-i叮i1i1i1iTii1i1414co-cu-QUO口AUA结AUQu1ic口nv-RUO&DQdA丛ZRuqd勺nd且unu-. -U咱ii1iqLnLqandAUAUnv-1A1ATA-1i1i1i141414 Ru-LOOP气4phuquRvaaFU-唱AUnu-061irDnyqot句，句tnl。nu-hH -AU-1i咱iLnLqJqd￥-Td结071141i141i14141i险A144-9410150日趋04nv-句t可ipbQdnd，。LEU匾。，tnv-眉.-null-223n益44nv-1A1iTii1A1ii1苯电i1iqd-Fhunv勺nb勺nv内bAEKqdnUE哼1iA峰。?勺-A白面-A户DAU-4, . -nu-1iiru。LqqJaFAadAnv-1414141i1i141E141149-。，句qdLndpo-ququ?qJAU-句tnuaa00。，CO咱iFa-la醉hunu-4,. -nui唱iyi。，ruqqJA哇bA，nu-i1i1i1ii111i1i1i也148308916448 AU-FbnUA丛zqt1ipDAUFDnuRdnu-.