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国家标准计划《在役承压设备金属材料小冲杆试验方法 第1部分:总则》由 TC262(全国锅炉压力容器标准化技术委员会)归口,TC262SC6(全国锅炉压力容器标准化技术委员会在役承压设备分会)执行 ,主管部门为国家标准委

主要起草单位 中国特种设备检测研究院

目录

基础信息

计划号
20240110-T-469
制修订
修订
项目周期
16个月
下达日期
2024-03-25
申报日期
2023-11-03
公示开始日期
2024-01-22
公示截止日期
2024-02-21
标准类别
方法
国际标准分类号
77.040.10
77 冶金
77.040 金属材料试验
77.040.10 金属材料机械试验
归口单位
全国锅炉压力容器标准化技术委员会
执行单位
全国锅炉压力容器标准化技术委员会在役承压设备分会
主管部门
国家标准委

起草单位

目的意义

在服役环境(高温、高压、中子辐照等)越来越苛刻的形势下,生产设备的材料力学性能必然会加速劣化,失效的概率也是无法回避的。

设备失效造成的重大安全事故会给生产带来严重的影响,甚至造成大量人身伤亡,需要定期对在役设备进行安全评价。

无损检测是目前的主要手段,但现有无损检测方法(如超声、射线等)无法获得材料力学性能,因此很难准确评价在役设备的安全;另一方面,为了保证在役设备的结构完整性,无法从设备上切取大块材料进行标准力学试验。

在这两难的情况下,科学家们提出了基于小冲杆试验的微损测试技术评定在役设备安全的方法。

相比与传统的大试样,小冲杆试样尺寸非常小,这给试样加工和测量系统提出了更高的精度要求。

2017年CEN在全球12实验室进行了小冲杆室温Round robin试验,结果表明相同的材料在全球不同实验室获得的结果相差较大,这是由于试验人员对影响小冲杆试验结果的因素(包括试样尺寸、加工方式、夹具尺寸、力与试样变形测量等)还缺乏系统的认知。

有限元模拟表明夹具尺寸对试验曲线有显著的影响,而我国原有标准中下夹具倒角尺寸范围较大;我国原有的小冲杆试验标准的草案中主要测量的数据是载荷-位移曲线,即通过测量试验机横梁位移或者压杆位移间接获得试样的变形,但各个实验室试验机刚度的差异会导致试验曲线出现区别。

在另一方面,小冲杆试验已被用于高温、室温、低温和蠕变,而我国原有标准没有对温度控制系统以及小冲杆蠕变试验提出要求。

上述这些因素导致了小冲杆试验结果的重复性较差,极大地限制了小冲杆试验的工程应用。

目前,全球从事小冲杆试验方法研究的学者和单位逐年增加,我国从事小冲杆试验研究的单位也从最初的几家,发展为数十家,其应用领域从在役设备力学性能劣化评估,拓展到新材料研发、贵重金属力学性能表征等领域。

为了实现实验间小冲杆试验结果可比,亟需进一步规范小冲杆试验方法的流程,提升小冲杆试验的重复性。

“在役承压设备金属材料小冲杆试验方法 第1部分: 总则”颁布后,国内外在小冲杆试验方法开展了深入研究, 2021年欧盟颁布的新标准对试验流程提出了新的要求。

该修订工作的开展一方面将提升我国标准的先进性,另一方面能够为后续小冲杆试验评价在役设备材料力学性能提供技术支持。

范围和主要技术内容

本次立项拟主要对现有标准中小冲杆试验流程相关内容进行修订,涉及的修订内容主要包括以下几部分: 1. 术语:在原标准的基础上增加了挠度、小冲杆蠕变等相关术语; 2.试验过程数据采集:修订标准中增加了力-挠度曲线的获取(即施加的力和试样下表面中心点位置的变化)、蠕变挠度等数据; 3. 小冲杆蠕变试验:原标准没有小冲杆蠕变试验的指导方法,修订标准增加了该部分; 4. 试验装置:原标准中下夹具倒角尺寸范围较大,在修订的标准中将对夹具给出新的要求,对压头和压杆也给出了新的建议; 5. 试样:原标准中没有定义试样方向和试样加工注意事项,试样厚度精度要求在原标准也较低,在修订的标准中将给出新的要求; 6. 机器刚度修正方法:原标准中没有给出刚度修正方法,在修订的标准中将给出基于力-挠度曲线下的两个面积计算材料抗拉强度的计算公式,以及基于力-挠度曲线斜率计算材料抗拉强度的方法; 7. 小冲杆试验方法温度控制和测量要求:原有标准中没有给出该方法,修订标准中将给出。