Тестирање со ниска брзина на деформација (SSRT)

Тестирањето со ниска стапка на деформација (SSRT) е метод што се користи за одредување на праговите на напрегање и подложноста на пукање од стресна корозија со примена на константна стапка на издолжување на материјалите, особено во средини како што се нуклеарната и воздухопловната индустрија. Општо опишано детално во стандардот ASTM G129, „Стандардна практика за тестирање со бавна стапка на деформација за проценка на подложноста на металните материјали на пукање предизвикано од животната средина“, тоа е техника за брза проценка на материјалот што ја проценува подложноста на пукање од стресна корозија или водородна кршливост со примена на многу бавна стапка на издолжување (обично до 100 nm) на примерок во одредена средина. Оваа техника ги рангира перформансите на материјалот во корозивни средини со предизвикување забрзано кршење во споредба со конвенционалното тестирање.

Тестирањето со ниска стапка на истегнување се однесува на механички тестови извршени со намерно бавни стапки на деформација, далеку под оние на конвенционалните тестови за истегнување (кои обично користат високи стапки на деформација). Овие тестови се неопходни во науката и инженерството за материјали од две главни цели:

Да се процени како материјалите се однесуваат под услови на бавно оптоварување што симулираат реална употреба (на пр., однесување слично на ползење или продолжени статички оптоварувања)
За да се процени подложноста на настани на пукање предизвикани од животната средина, како што се пукање од стрес-корозија и водородна кршливост.

Најистакната форма е тестот со бавна брзина на деформација (SSRT), познат и како тест на затегнување со константна брзина на деформација. Во овој тест, мазен затегнувачки примерок се влече со константна ниска брзина на деформација додека е изложен на специфичен медиум (абразивен, висока температура или гас). Типичните брзини на деформација се движат од ^10⁻⁸ до ^10⁻³ s⁻¹ ^{, а вообичаените вредности за студии за пукнатини од стресна корозија се околу}^10⁻⁵ до ^10⁻⁷ s⁻¹ ^. Бавната брзина им овозможува време на интеракциите со животната средина (на пр., корозија, дифузија на водород или пасивна деградација на филм) да влијаат врз формирањето и ширењето на пукнатини, ефекти што може да не бидат видливи во побрзи тестови.

Материјалите се чувствителни на стапката на деформација: нивната цврстина, еластичност и начини на дефект можат значително да варираат со стапката на деформација.

При високи стапки на деформација (на пример, од удари или судири), многу метали и полимери стануваат посилни, но исто така и покршливи.
При ниски стапки на деформација, вискозните или временски зависните ефекти стануваат доминантни. На пример, провлекување на метали на високи температури или зголемено влијание врз животната средина во абразивни средини. На пример, пластелинот се растегнува енормно кога се влече бавно, но се крши кога се влече брзо.

Во тестовите за истегнување извршени на мек челик при ниски стапки на деформација, истражувачите забележале разлики во границата на истегнување, крајната цврстина на истегнување и рамномерното издолжување во зависност од точната стапка на деформација избрана во рамките на нискиот режим. Дури и нестандардните дизајни на примероци можат да дадат репродуцибилни резултати за овие својства.

Ниските стапки на деформација кај полимерите и композитите помагаат во симулирањето на долгорочните услови на работа (на пр., бавно загревање на контролната табла на возилото), додека големите брзини се потребни за моделирање на судири.

Тестирањето со бавна брзина на деформација генерално ги следи овие чекори:

Стандарден затегнувачки примерок (рамен или понекогаш засечен) се монтира на машина за тестирање со прецизна, бавна контрола на попречната глава.
Примерокот е изложен на соодветната средина (на пр., солена вода, вода со висока температура во нуклеарни симулации, гас што содржи водород сулфид за апликации на нафтени полиња или воздух како референца).
Се растегнува континуирано со константна ниска брзина сè додека не се скрши.
Главните критериуми се следниве:
- Време на неуспех
- Продолжување на неуспехот
- Намалување на површината (мерка на еластичност)
- Максимален напон
- Пост-тест фрактографија (употреба на скенирачка електронска микроскопија (SEM) за споредување на дуктилни јами, кршливо расцепување, интергрануларно или интрагрануларно пукање)

Тестовите обично се изведуваат и во агресивна средина и во инертна референтна средина за споредба (на пр., воздух или аргон). Значително намалување на еластичноста во средината укажува на подложност на пукање од корозија на стрес или кршливост на водород.

Тестот со осцилаторна бавна стапка на деформација е варијанта која постојано ги нарушува заштитните пасивни филмови со додавање мали циклуси на оптоварување околу точката на истегнување, што го прави поагресивен за оценување на долгорочната издржливост кај легури како што се не'рѓосувачки челици или легури на никел.

Стандардите што го водат тестирањето на бавна затезна цврстина се следниве:

ASTM G129: Општа постапка за тестирање со бавна брзина на деформација.
ISO 7539-7: Тест на пукање од корозија на стрес со употреба на бавна брзина на деформација.
NACE TM0198: За легури отпорни на корозија во кисели средини.

Главните области на примена на методот за тестирање со бавна брзина на деформација се следниве:

Пукнатини од корозија предизвикани од стрес и кршливост на водород: Широко се користат во нафта и гас (цевководи во кисела средина), нуклеарна енергија (реактори со вода под притисок и не'рѓосувачки челици озрачени во врела вода од реактор), воздухопловство и хемиска обработка. Сортираат легури, проценуваат средини (pH, температура, потенцијал) и ги истражуваат вклучените механизми.
Ефекти од зрачење: Тестирањето со бавна брзина на деформација на озрачените материјали открива стврднување, губење на еластичноста и канализирање на дислокации што доведува до кршливост.
Општи затегнувачки својства: Тестови со ниска стапка на деформација на челици или други метали за разбирање на однесувањето зависно од брзината без влијанија од околината.
Алатка за скенирање: Нејзината релативна брзина (часови до денови) во споредба со тестирањето со статичко оптоварување што може да трае со месеци или години ја прави одличен метод за квалификација на материјали и механистички студии.

На пример, во нуклеарните истражувања, тестирањето на бавна брзина на деформација во симулирана вода од реактор под притисок со приближно 7,4 x 10⁻⁷ ^s⁻¹^покажа стврднување со зрачење кое достигнува сатурација од околу 10 dPa, намалена еластичност при повисоки дози и повремено расцепување или меѓугрануларни пукање.

Предностите на овој метод се како што следува:

Забрзано, но реално за динамичко тестирање на стрес под абразивни услови.
Едноставно поставување, повторувачко и разновидно (рамни/засечени примероци, разни медиуми).
Обезбедува јасни квантитативни индикатори (на пр., коефициенти на еластичност) и фрактографски докази.

Сепак, овој метод има некои ограничувања:

Стапката на затегнување мора внимателно да се избере: премногу бавно или премногу брзо може да ја загрози прецизноста.
Импликациите се агресивни: Материјалите може да не успеат да го поминат тестирањето, но да работат соодветно во употреба (што бара корелација со други тестови како што се теренски податоци или механика на фрактури).
Интерпретацијата може да биде комплексна: Намалената еластичност може да биде резултат на формирање на пукнатини, ширење или и двете.
Не е идеален за сите материјали: Некои критики сугерираат дека може да ги преувеличува ризиците во споредба со статичкото оптоварување.

Со години, нашата организација, со својот компетентен и искусен персонал, ги разбира потребите на своите клиенти, обезбедувајќи им напредни услуги за тестирање што им се потребни и помагајќи во воспоставувањето, имплементацијата и подобрувањето на системите за управување. Во оваа рамка, ние исто така нудиме услуги за тестирање со ниска стапка на оптоварување (SSRT) за бизнисите.