GB T 20671.5-2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第5部分 垫片材料蠕变松弛率试验方法.pdf

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1、ICS 23. 100. 60, 73. 080 Q 61 中华人民共和国国家标准GB/T 20671.5-2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法第5部分：垫片材料蠕变松弛率试验方法Clas晦ificationsystem and test methods for nonmetallic gasket materials一Part 5: Standard test method for creep relaxation of gasket materials 2006-12-07发布中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局中国国家标准化管理委员会2007-07-01实施发布GB/T 2067

2、1.5-2006 前言GB/T 20671非金属垫片材料分类体系及试验方法分为11个部分z一一第1部分2非金属垫片材料分类体系；一一第2部分2垫片材料压缩率回弹率试验方法，一一第3部分z垫片材料耐液性试验方法；一第4部分z垫片材料密封性试验方法；第5部分2垫片材料蠕变松弛率试验方法；第6部分z垫片材料与金属表面粘附性试验方法；第7部分非金属垫片材料拉伸强度试验方法：一一第8部分2非金属垫片材料柔软性试验方法；一第9部分z软木垫片材料胶结物耐久性试验方法；第10部分垫片材料导热系数测定方法；一一第11部分z合成聚合物抗霉性测定方法。本部分为GB/T20671的第5部分。本部分等同采用美国试验与材

3、料协会ASTMF38 00垫片材料蠕变松弛率试验方法儿本部分等同翻译ASTMF38 00。本部分与ASTMF38 00相比，主要做了如下修改3第2章标题用“规范性引用文件”代替“参考文献”，并增加了引导语；引用文件目录中用中国国家标准“GB/T20671. I”代替了美国试验与材料协会ASTM标准“Fl04”，在标准正文中也相应进行了替代；一一删除了所有括号中给出的英制单位及其数值；一一将第6.2. I条试样尺寸偏差由“士0.381 mm”修改为“士0.38 mm”; 一一将第8.I. 3条试验温度由“2030”修改为“2130”；一一将“附录Al”改为“附录A”J附录XI”改为“附录B”，附

4、录的条文编号也相应进行了改变；一一增加了资料性附录“试验方法B松弛率测定仪用材质技术指标示例”（见附录。本部分附录A为规范性附录，附录B、附录C为资料性附录。本部分由中国建筑材料工业协会提出。本部分由咸阳非金属矿研究设计院归口。本部分负责起草单位g咸阳非金属矿研究设计院。本部分参加起草单位建筑材料工业技术监督研究中心、烟台石川密封垫板有限公司、浙江国泰密封材料股份有限公司、上海索拓工贸有限公司、因特费斯公司、汉中秦宇密封材料有限公司、华尔卡密封件制品（上海）有限公司。本部分主要起草人：焦红彬、尚兴春、姜寿松、吴益民、潘洲、高冠英、陈宝明、冯梅。本部分为首次发布。GB/T 20671.5-200

5、6 非金属垫片材料分类体系及试验方法第5部分：垫片材料蠕变松弛率试验方法1 范围1. 1 这些试验方法规定了垫片材料在一定时间内承受一定的压力下，蠕变松弛率的测定方法。1. 1. 1 试验方法A一一借助于螺栓上的一个标定过的应变计来测定蠕变松弛率。1. 1. 2 试验方法B借助于一根带有千分表的标定过的螺栓来测定蠕变松弛率。1. 2 以国际单位制（SD单位表示的数值作为标准。1. 3 本部分不涉及与其使用有关的安全问题。本部分的使用者有责任考虑安全和健康问题，并在使用前确定规章限制的应用范围2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T20671的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注目期的引

6、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 20671. 1 非金属垫片材料分类体系及试验方法第1部分g非金属垫片材料分类体系ASTM Al93 用于高温的合金钢和不锈钢螺栓材料规范ASTM B637 用于高温的沉淀硬化镰合金棒、锻件和锻坯规范ASTM 03040 与橡胶和橡胶试验有关的标准的精密度报告指导书ASTM附件松弛率测定仪，方法A(F38)ASTM附件松弛率测定仪，方法眩目的3 方法概述3. 1 在这两种方法中，试样将放置在两个平圆

7、板之间受压，压力由紧扣圆板的螺栓和螺母提供。3.2 试验方法A一般在室温下进行，应力由螺栓上标定过的应变计来测定。在试验中，从加载开始到试验结束，每隔一段时间读取一次应变显示器上的读数。应变显示器上的读数被换算成初始应力的百分数，然后绘出该百分数与时间（以小时为单位）对数的关系曲线在全部试验时间范围内，任何给定的时间的初始应力损失或松弛的百分率能够从曲线上查出。3. 3试验方法B在室温或高温下进行，应力通过用千分表测量标定过的螺栓的长度变化来确定。在试验开始和试验结束时，分别测量螺栓的长度，计算出松弛的百分率。4 意义和用途这些试验方法的设计是用于在受控条件下，比较相关的材料在用时间为函数的给

8、定压力的保持率。栓接法兰中的部分扭矩损失是蠕变松弛造成的结果。但扭矩损失也会由螺栓变长、法兰变形和震动引起，所以试验所得结果应与实际应用情况对照。当供需双方同意时，这些试验方法可以用作例行试验。注lz试验方法B从应用于有棉垫片材料而来，在颁布时的证明数据小适用于其他垫片材料。5试验设备5. 1 试验方法A5. 1. 1 应变显示器。GB/T 20671.5-2006 5. 1. 2 记时器。5. 1. 3松弛率测定仪s包括两块平圆板（上、下各一块）、一根装有应变计的螺栓、一个螺母和一个推力轴承。如图1所示。5. 1. 4 应变计g应变灵敏度系数（2.0土0.1)%的i20n电阻。应变计用来指示

9、拉伸应变，应放置在抵消扭矩、温度、弯曲影响的适当位置。应变计装在螺栓的小直径上，距螺栓顶部约50.8 mm0装有应变计的螺栓必须标定。固定自下平困植图1试验方法A松弛率测定仪B视图试验样品A A A视图图2试验方法B松弛率测定仪和千分表组件2 GB/T 20671.5-2006 5.2 试验方法B5. 2. 1 松弛率测定仪g包括两块平圆板、带有特殊孔的标定过的螺栓、垫圈和螺母，其材质为ASTMAl93 B7级合金钢（参见附录。或ASTMB637 UNS N07718级高温合金（参见附录。或其他合金，结构应满足规定试验温度标定程序见附录A)的需要，还有一套千分表组件。如图2所示。5.2.2 套

10、筒扳手。6 试验样晶6. 1 试验方法A试样应为内径33.02 mm土0.05 mm、外径52.32 mm士0.05 mm的环形。6.2 试验方法B6. 2. 1 试样为矩形，宽度10.16 mm土0.38 mm、长度31.75 mm士0.38 mm.每次试验需要四个这样的试样。6.2.2 也可以使用面积为1290 m旷的环形试样。推荐采用内径15.62 mm、外径43.56 mm的试样。6.2.3 对于4型2类材料，试样应为152.4 mm的一个长条。6.3 试验应至少进行三次，应准备足够的试样。6.4 试样的公称厚度应为0.8mm。其他厚度由供需双方协商确定。对于4型材料，公称厚度应不大于

11、1.78 mm。7 试样调节7. 1 按照GB/T20671. 1调节切割好的试样。8 试验程序8. 1 试验方法A8. l. 1 清洁所有表面（平圆板和试样），不能沾有蜡、脱模剂和泊（用异辛皖或其他合适的溶剂擦拭。润滑螺栓的螺纹。8. 1. 2 使用13.8 MPa土o.3 MPa的初始应力，另有规定除外。8. 1. 3 试验在2130下进行，另有规定除外。8. 1. 4 拆开松弛率测定仪，把试样放入两块平圆板之间。试样的内直径与平圆板的内直径应尽可能同圆心。把螺栓头安在固定台中，拧上推力轴承和螺母，用手或仅够固定试样的力轻轻拧紧。8. 1. 5 联接并平衡应变显示器。记录读数。然后将应变显

12、示器的读数调整到规定的初始应力（注意：在上述读数上添加微英寸就会改变应力和应变计螺栓标定值）。8. 1. 6 通过用死扳手紧固螺母给垫片施加压力，直到应变显示器达到平衡。对于17.8 kN的压力来说，需要大约30N m的扭矩。压力应以均匀的速率施加，需在10s 2 s内达到规定的压力，这就是“初始应力”。8. 1. 7 从达到规定的“初始应力”开始计时。依次10s,l min、6min、30min、1h,5 h,24 h等读取应变显示器上的读数，直到试验结束（试验完后检查应变显示器的零点）。8. 1. 8 将在8.1. 7获取的应变显示器的读数转化为“初始应力”的百分数a然后在半对数坐标纸上绘

13、出这些百分数和时间（以小时为单位）对数的关系曲线。8.2试验方法B8. 2. 1 清洁所有表面。轻轻润滑螺栓螺纹和垫圈，石墨和二硫化锢是常用的润滑剂。8.2.2 按照图2所示，把四个矩形试样放入两块平圆板之间，确保试样之间及它们距平圆板边缘的距离不小于2mm.如果用环形试样，试样的内直径与平圆板的内直径应尽可能同圆心。如果是4型2类试样，在平圆板间的试样应以螺栓孔为中心，确保两个尾端交叠至少6.35 mm. 8.2.3 放好垫圈，拧上螺母，用手指拧紧。GB/T 20671.5-2006 8.2.4 拧上千分表组件，用手指拧紧。把千分表读数调到零刻度。8.2.5 通过用扳手拧紧螺母向试样施加压力

14、，直至达到规定的千分表读数，记录该读数（D，）。施加压力过程应是一个连续的过程，3s内达到最大载荷。对于26.7 kN的压力来说，典型的螺栓伸长量是0. 122 2 mm 0. 127 0 mm（标定程序见附录A）。卸去千分表组件。注2当试验材料的厚度大于0.8mm时，拧紧螺母的时间最长可延长至5s，以满足施加试验载荷的需要。8.2.6 将夹有试样的测定仪放入100士2C的热风循环烘箱中，保持22h。如果另有规定，对于ASTM Al93 B7级材质的松弛率测定仪，最高试验温度不应超过204.4C；对于ASTMB637 UNS N07718材质的松弛率测定仪，最高试验温度不应超过482.2。8.

15、2. 7 从烘箱中取出夹有试样的测定仪，冷却到室温。8.2.8 重新安上千分表组件，用手指拧紧。把千分表读数调到零刻度。松开螺母（不要扰动千分表组件），记录千分表读数（D，）。8.2.9 按式(1）计算蠕变松弛率g蠕变松弛率%）= (D。一D1)/D，100.( 1 ) 9 试验报告9. 1 试验报告应包括下列内容9. 1. 1 被测材料的牌号和标记；9. 1. 2试验温度$9. 1. 3 试验的用时，以小时为单位；9. 1. 4 所用的“初始应力”和试样厚度；9. 1. 5 每个试样的应力损失百分率；9.1.6 9.1.5记录的所有试验结果的平均值。10 精密度和偏倚10. 1 这些精密度和

16、偏倚数据已按指导书ASTM03040算出。术语和其他试验及统计概念解释请参考该指导书。10. 2七个实验室试验了以下五种垫片材料（GB/T 20671. 1的分类代码的蠕变松弛率1型1类31型2类；5型1类；7型1类；7型2类。所有的实验室都用试验方法B、1型材料的调节程序。矩形试样沿着材料的压延方向裁取。试验按照本标准试验方法B进行，20.68 MPa的初始应力施加在1 290 mm2试样面积上，总压力为26.7 kN.试验在100下进行了22h，用ASTMAl93 B7级合金钢材质的松弛率测定仪，对每种材料进行了三个平行样试验。10.3 ASTM Al93 B7级合金钢材质的松弛率测定仪的

17、精密度结果在表1给出。10. 4 附加的关于ASTMB637 UNS N07718材质的松弛率测定仪评定的F38循环试验数据在附录B给出。表1垫片材料蠕变松弛率试验的精密度（用变异系敛法表示）材料的型号和类别蠕变松弛率%重复性再现性GB/T 20671. I 范围平均值s CV/% LSD/% s CV/% LSD/% 1型1类11. 5 15.4 13.3 I. 22 9.4 26. 5 I. 58 II. 9 33. 7 1型2类27 2 33. 7 30. 9 I. 87 6 2 17.6 2.52 8. 2 23. I 5型l类4 0 8.9 6. 3 I. 27 18. l 51.

18、2 2 01 31. 9 90. I 7型l类14.2 24 5 18. I I. 33 8.0 22.7 3. 93 21. 8 61 5 4 GB/T 20671.5-2006 表1(续）材料的型号和类别蠕变松弛率%重复性再现性GB/T 20671. I 范围平均值s CV/% LSD/% s CV/% LSD/% 7型2类20 7 28.5 26.0 0.97 4.2 II. 8 3. 10 11 9 33. 7 注I.S标准偏差（standarddeviation) ; CV变异系数（coef11cientof variation)%= (S100）平均值$LSD在95%的置信度水平上

19、，两次强立的试验结果之间的显著性差异最小值(leastsignifi四川differ ence) % , =2v2(CV 注2，环形试样代替矩形试样能够用在1型2类、5型1类、7型l类和7型2类。由于试验结果有统计上的显著差异，1型1类不能用环形试样代替矩形试样。11 关键词11. 1 蠕变松弛率（creeprelaxation）；偏移（deflection）；垫片材料（gasketmaterial)；平圆板（platens);松弛率测定仪（relaxometer) ；应变（strain）；应力（stress）；温度（temperature）；扭矩螺栓（torquebolt); 扭矩损失（to

20、rqueloss）。GB/T 20671.5-2006 A. 1 目的附录A（规范性附亵）试验方法B蠕变松弛率测定仪螺栓的标定程序A. 1. 1 标定之前在高温下预处理被标定的螺栓，以消除应力。A. 1. 2 标定预处理后的螺栓，并在使用后定期标定。若使用温度超过205，标定周期则应比低温使用时更短。A. 1. 3 为保证螺栓使用性能正常，如果被标定的螺栓在26.7 kN的作用力下伸长量小于0.114 mm 或大于0.140mm，则这根螺栓应废弃。A.2 设备A.2. 1 松弛率测定仪z按照本标准5.2. 1，稍作改进，使每个平困板能插进一对钢制定位销。A 2.2 垫片：与垫圈一样，厚度。.8

21、0mm土0.13mmo A.2.3 拉力试验机z有供给和记录26.7 kN载荷的能力。最大允许系统误差为所施加载荷的0.5%。A.2. 4 标定机构：把松弛率测定仪和拉力试验机相连接的机构。见图A.l 上主架定性销图A.1螺栓标定装置示意图连接毒筒蝇母垫圄平圆板GB/T 20671.5-2006 A.3 程序A.3. 1 如果被标定的螺栓是新的，必须首先按下述步骤进行预处理。在不放垫片的情况下，安装好松弛率测定仪。向螺栓施加载荷，使其获得0.13mm土0.001 3 mm的位移值，记录这个值，并作为原始位移值。把该测定仪放入循环热风烘箱中，烘箱温度应预先调至超过最高试验温度2s0c.22 h后

22、，从烘箱中取出该测定仪，冷却到室温。撤去螺栓上的载荷，测量位移值，精确到0.001 3 mm，记录这个值，并作为终点位移值。重复上述操作循环，直至一次循环和下一次循环的原始位移值和终点位移值的差值没有显示进一步减小的趋向。一般螺栓的原始和终点位移值的差异将稳定在3%或更小。注2一般螺栓的预处理有七次或七次以下的上述操作循环就足够了。A. 3.2 用钢垫圈代替垫片，只用手指拧紧螺母。如图A.l那样，把测定仪安装在标定机构中。调整间距，不要使拉伸载荷施加到测定仪的螺栓上。将千分表调到零刻度。施加拉伸力，直到载荷达到4. 45 kN.保持这个载荷，记录千分表指示的螺栓伸长量，伯读精确到0.001 3

23、 mm0继续向螺栓加载，记录下载荷从4.45 kN增加到26.7 kN的螺栓伸长量。A. 3. 3 卸去测定仪螺栓上的载荷。如果千分表没有回到零刻度（土0.002 5 mm范围内），则应剔除这组数据，重新把千分表调到零刻度，按A.3. 2重新向螺栓加载，记录螺栓伸长量。向松弛率测定仪螺栓连续施加载荷三次，记录下各次4.45 kN以上载荷的螺栓伸长量。A. 3. 4在线性坐标纸上标出平均螺栓伸长量和对应的螺栓载荷的坐标点，绘制螺栓标定曲线。这个曲线必须是一条直线。GB/T 20671.5-2006 附录B（资料性附录）ASTM B637 UNS N07718试验数据整理结果关于ASTMB637

24、UNS N07718级高温合金材质的松弛率测定仪的试验数据整理结果已由ASTM蠕变松弛率课题组F3.20. 01）完成，作为资料在表B.1给出。表B.1试验方法B试验数据一ASTMB637 UNS N07718 % 试验者实验室1实验室r实验室3温度100 177 260 343 100 260 371 482 371 482 样品125.6 32.3 42 5 44.2 26. 7 50.9 49. 9 80.4 43.5 68.0 样品224.3 31. 6 45.8 41. 6 27. 6 51. 3 50. 3 82. 4 45. 1 78. 5 7型l类样品322. 3 29.6 4

25、6. 7 41. 8 27. 2 52.3 49. 8 83.4 47 4 74. 4 平均24.1 31 2 45.0 42.5 27 2 51. 5 50. 0 82. 1 45.3 73.6 样品113 4 21. 5 32. 5 34.2 17. 6 33.3 41. 4 41 3 42. 6 42 4 样品211 9 19. 4 32.4 35.6 16. 7 34.0 41. 7 41. 5 40.0 42. 6 7型2类样品312 2 17. 7 31. 3 36.0 17. 6 33. 8 42.2 41. 3 41. 9 42.4 平均12.5 19. 5 32. I 35.

26、 3 17. 3 33. 7 41. 8 41. 4 41. 5 42.5 样品113.6 20. I 21. 6 25.6 15. 5 30.8 32 3 56. 9 34.8 54.3 样品212. 4 19.4 25.8 25.6 15. 6 30 4 32 I 56.0 27.8 53. 7 7型1类样品39.6 17.9 25.0 23.9 16. 2 32. 5 36. I 56. 3 29.8 59. 8 平均11. 9 19. I 24 1 25.0 15. 8 31. 2 33. 5 56.4 30.8 55 9 样品15 2 1. 9 4.0 5. 7 4. 7 7. 7

27、10. 7 22.2 10. 7 29.5 样品22 8 3 0 4.5 3. 8 4 9 7.4 9. 9 18 1 7. 7 18. 5 5型1类样品32 4 1. 5 3. 6 2. 4 5.5 5.9 10.8 20 2 6. 9 35.2 平均3. 5 2. I 4 0 4. 0 5.0 7.0 10. 5 20.2 8. 4 27. 7 8 GB/T 20671.5-2006 表B.1（续% 试验者实验室4实验室5温度100 177 260 288 JOO 177 260 371 样品127. 0 35.5 46.4 45.3 18. 5 30.4 46. 0 47.8 样品29.

28、 8 34.9 37.6 42. I 19 0 30.0 50.0 40.0 7型1类样品342. 8 38. I 46.4 46.4 平均26.5 36.2 43.5 44.6 18. 8 30.2 48.0 43.9 样品114. 7 21 I 32.0 30 4 10. 9 18. 5 34.8 37.0 样品210. 5 20.6 28. I 31 6 14.0 20.0 29.0 35.0 7型2类样品313.0 19. 0 29 9 28 7 平均12. 7 20.2 30.0 30.2 12.5 19. 3 31. 9 36. 0 样品1II. 3 20.0 22 4 24.9

29、6. 5 17. 4 32.6 26. I 样品214. 9 19. 4 22.4 23.6 8.0 18. 0 26.0 31. 0 7型1类样品313. 5 16. 4 24.9 23.8 平均13. 2 18. 6 23.2 24. I 7. 3 17. 7 29. 3 28.6 样品1I 2 5 2 4. 7 6.3 3. 3 2.2 5 4 6.5 样品2I. 3 I. 3 I 8 4.8 3.0 4.0 5.0 9.0 5型1类样品32.0 4.5 3. 2 4.9 平均I 5 3. 7 3. 2 5.3 3.2 3 I 5.2 7.8 a 实验室2使用的标定过的松弛率测定仪材质为

30、A-286合金钢。GB/T 20671.5-2006 附录C（资料性附录）试验方法B松弛率测定仪用材质技术指标示例ASTM F38-00规定，试验方法B松弛率测定仪用材质为ASTMAl93 B7级合金钢或ASTMB637 UNS N07718级高温含金或其他合金。前面两种合金的主要技术指标列于表c.1、表c.2。表C.1 ASTM Al93 B7级合金钢主要技术指标类型锚锢铁素体钢化学成分质量c Mn Si c, Mo p s 分数%0.37 0.49 0 65 1 10 0. 15 0.35 0. 75 1. 20 0 15 0 25 运0.035 0.040拉伸强度屈服强度4D伸长率最大硬

31、度最小回火温度断面收缩率力学性能二三795MPa 二三655MPa 注16%302HB 593 二三50%注1：上述指标摘自ASTMAl93/ A 193M 99！高温用合金钢和不锈钢螺栓材料规范儿注2：上述指标接近于我国标准GB/T3077合金结构钢中的42C,Mo钢臼表C.2 ASTM B637 UNS N07718级合金钢主要技术指标Ni c, M。Nb十TaTi 50 0 55. 0 17 0 21. 0 2 80 3 30 4. 75 5.50 0. 65 1. 15 化学成分质量分数c Mn Si p s % 0.080.35 0.35 三二。.015 运0.015Co Al B

32、Cu Fe 运1.0 0 20 0 80 三三0.006三三030 剩余固溶热处理，924I010保持最少o.5 h，空气冷却或快速冷却因热处理沉淀硬化处理，71814保持8h，加热炉冷却到621土14保持至总沉淀热处理时间达到18h，空气冷却。拉伸强度屈服强度50 mm伸长率断面收缩率布氏硬度力学性能注I275 MPa 二三I034 MPa 二三12%二三15%二三331断裂应力试验温度649，应力690MPa，最少23h,50 mm伸长率最小5%。注1，上述指标摘自ASTMB637 98高温用硬质镰告金棒、锻件和锻坯规范儿注2：上述指标与我国标准GB/T14992高温合金牌号中的GH4!69相类似。10