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国家标准计划《金属材料 蠕变及蠕变-疲劳裂纹扩展速率测定方法》由 TC183(全国钢标准化技术委员会)归口,TC183SC4(全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会)执行 ,主管部门为中国钢铁工业协会

主要起草单位 华东理工大学钢研纳克检测技术股份有限公司宝山钢铁股份有限公司冶金工业信息标准研究院等

目录

基础信息

计划号
20204768-T-605
制修订
制定
项目周期
24个月
下达日期
2020-12-24
申报日期
2020-01-16
公示开始日期
2020-08-17
公示截止日期
2020-08-31
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
全国钢标准化技术委员会
执行单位
全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会
主管部门
中国钢铁工业协会

起草单位

目的意义

1、项目启动的相关政策支持 该标准符合《新材料产业发展指南》关键战略材料-耐高温等高端装备用特种合金的要求;符合《国家标准化体系建设发展规划(2016-2020年)》中重点领域—机械--制定基础制造工艺、工装、装备及检测标准。

该项目为检测标准。

2、标准制定的必要性 航空发动机、燃气轮机、四代核电等高温装备呈现出更高温度、更长服役时间的发展趋势,使得蠕变疲劳失效与预防控制问题更加凸显。

但我国在耐高温特种合金领域与发达国家相比仍有较大的差距。

在材料开发时,需要评价其高温下的长时断裂性能。

在设计及服役时,为得到准确的寿命评价结果,必需要得到公认的蠕变疲劳裂纹扩展性能数据。

但我国尚无蠕变疲劳裂纹扩展测试方法的国标或行标可遵循。

该测试方法的建立不仅可完善我国的材料力学性能测试标准体系,而且可为我国相关行业领跑助力。

3、项目可行性及拟解决的主要问题 国际上已有两部蠕变疲劳裂纹扩展测试方法标准,美国的ASTM E2760 “Standard Test Method for Creep-Fatigue Crack Growth Testing”以及欧盟的ISO/TTA 5 “Code of practice for creep/fatigue testing of cracked components”,可为我国的测试标准的建立提供借鉴。

同时,我国研究检测机构已具备了蠕变疲劳裂纹扩展测试能力。

多家单位已参考ASTM E2760出具了大量的测试报告。

项目起草单位参加了ASTM E2760国际循环比对项目、中日韩蠕变裂纹扩展循环比对项目,结果显示我国的相关测试能力与国际水平一致。

但由于蠕变疲劳裂纹扩展测试难度大,标准更新周期长,上述两标准仍有较大的改进空间。

针对现有国际上的蠕变疲劳裂纹扩展测试方法的不足以及蠕变疲劳小裂纹扩展测试方法的缺失,通过标准比对、文献调研、比对实验、测试数据分析,对现有蠕变裂纹扩展测试方法进行优化;通过深入研究蠕变疲劳小裂纹长度测量方法、小裂纹扩展行为、小裂纹断裂参量、小裂纹扩展速率描述方程,细化蠕变疲劳小裂纹测试程序。

与蠕变疲劳长裂纹扩展测试方法结合,进而制定出金属材料蠕变疲劳多尺度裂纹扩展测试方法国家标准,补国内该项标准空白。

范围和主要技术内容

范围:本标准规定了金属材料高温蠕变及蠕变-疲劳裂纹扩展速率测定试验相关的术语和定义、符号和试样设计、试验程序、试验结果处理和试验报告。 本标准适用于在恒定温度及静态或准静态载荷下,测定金属均质材料及金属非均质焊接接头的蠕变裂纹起裂时间(CCI)以及蠕变裂纹扩展(CCG),测试试样均为预制裂纹试样,试样形式包括:紧凑拉伸试样(CT)、C型拉伸试样(CST)、单边缺口拉伸试样(SENT)、单边缺口弯曲试样(SENB)、双边缺口拉伸试样(DENT)、中心缺口拉伸试样(MT)。并结出蠕变裂纹扩展速率da/dt和裂纹尖端参量K,C*(或Ct、C*(t))的关系。 本标准适用于在恒定温度及单轴循环载荷下,测定金属均质材料的蠕变-疲劳裂纹扩展性能,测试试样为预制裂纹的紧凑拉伸试样(CT)。对于蠕变脆性材料,结出了每循环下的裂纹扩展速率da/dN与循环应力强度因子ΔK的关系;对于蠕变延性材料,结出了单个循环下的平均裂纹扩展速率(da/dt)avg与裂纹尖端参量平均值(Ct)avg的关系。 标准主要内容如下: 金属材料蠕变及蠕变疲劳裂纹扩展速率的试验原理、长裂纹蠕变疲劳裂纹扩展测试原理、小裂纹蠕变疲劳扩展测试原理、试验设备、裂纹监测、加热系统、温度测量、循环计数、数据记录、测试设备的校准、试样、试验程序、试验记录、数据计算过程、试验报告、精度和偏差等。