Испытание низкой температуры и удара

I. Основная концепция: как температура «изматывает» материалы?

Механические свойства материалов, особенно металлов, не постоянны. С понижением температуры ударная вязкость (способность поглощать энергию и подвергаться пластической деформации без разрыва) многих материалов значительно снижается, а их хрупкость (склонность к разрушению при незначительной деформации) резко возрастает. Это явление называется «пластичный-хрупкий переход».

Жесткое состояние (высокотемпературная область): материал подвергается значительной пластической деформации (например, вздымается и растягивается) до разрушения, поглощая большое количество энергии удара. Поверхность трещины волокнистая и темного цвета.

Хрупкое состояние (область низких температур): материал внезапно лопается почти без пластической деформации, поглощая очень мало энергии. Поверхность трещины кристаллическая и гладкая.

Цель испытания удара низкой температуры точно определить дуктильн-хрупкую температуру перехода материала, или сразу проверить соотвествует ли своя твердость удара на специфической низкой температуре.

II. Метод испытания: испытание на удар по Шарпи с V-образным разрезом
Самый классический и широко используемый метод теста удара низкой температуры «тест удара В-зазубрины Чарпи.»

Образец: Стандартный образец отличает точно, который подвергли механической обработке «в»-форменной зазубриной в центре. Эта выемка имитирует точки концентрации напряжений в реальных конструкциях (таких как сварные швы, трещины и поры), что делает результаты испытаний более похожими на инженерные реалии.

Процедура:

Охладите молоток образца и удара к определенной температуре теста (например, -20 ° К, -40 ° К, -60 ° К, или даже температура жидкого азота-196 ° К).

Держите образец в преданной криогенной ванне на достаточное время обеспечить равномерную температуру повсеместно в образец.

Быстро перенесите образец к поддержке машины испытания удара для удара маятника. Весь процесс должен быть завершен в течение нескольких секунд, чтобы предотвратить разогрев образца.

Результаты: Измерьте остальную кинетическую энергию после того как маятник сломает образец, и высчитайте энергию удара поглощенную образцом во время трещиноватости (в джоулях (дж). Одновременно наблюдают процент хрупкости поверхности трещин в морфологии трещин, что является прямым показателем пластичности-хрупкости.

III. Зачем проводить криогенные испытания на воздействие? -Спасательная линия для безопасности и надежности
Этот тест далек от простого лабораторного исследования; это важная инженерная необходимость, непосредственно связанная с безопасностью жизни и имущества.

Предотвращение катастрофического хрупкого переломов: Исторически сложилось так, что во время Второй мировой войны многочисленные грузовые суда «Либерти» разбились надвое в ледяной морской воде, и многие мосты и резервуары для хранения внезапно рухнули зимой. Основной причиной стала хрупкость стали при низких температурах. Испытание на удар является основным методом контроля качества для предотвращения таких несчастных случаев.

Основа для выбора и сертификации материалов: для оборудования, используемого в холодных регионах (таких как Арктика и высокогорья) или в условиях низких температур (таких как транспортировка СПГ и криогенные химикаты), соответствующие стандарты (такие как ASME, EN и GB) Мандат что материалы должны соотвествовать специфической энергии удара на минимальной температуре металла дизайна.

Квалификация процедуры сварки: Сварка-это металлургический процесс, который изменяет микроструктуру и свойства основного материала. Зона теплового воздействия, в частности, часто является источником хрупкого перелома. Любая процедура сварки должна продемонстрировать свою пригодность с помощью серии испытаний, включая испытания на удар при низких температурах.

Оценка деградации материала: для оборудования, работающего в эксплуатации (такого как стареющие мосты и сосуды под давлением), испытания на удар могут проводиться на образцах, чтобы оценить, ухудшилась ли низкотемпературная вязкость материала после длительного использования или воздействия факторов окружающей среды, таких как радиация.

IV. Области применения
Основные отрасли применения:

Энергетика: нефте-и газопроводы, морские платформы, резервуары для хранения СПГ и корпуса судов, ветряные турбинные генераторы.

Транспорт: суда (особенно те, которые используются для полярной навигации), высокоскоростные железные дороги, автомобили (особенно шасси и компоненты безопасности).

Сосуды и трубопроводы под давлением: химическое оборудование, криогенные резервуары для хранения, компоненты атомных электростанций.

Мосты и здания: мосты и здания со стальной конструкцией в высотных и низкотемпературных средах.

Аэрокосмическая промышленность: Характеристики шасси самолета и компонентов двигателя в условиях большой высоты и низких температур.