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评估绝热材料对奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂影响的试验方法（滴注法)
时间：2020-02-19来源：泰鼎恒业浏览次数：
评估绝热材料对奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂影响的试验方法（滴注法)
1试剂、材料和设备
1.1试验用水:蒸馏水或去离子水,c(Cl)<0.1mg/L。
1.2氯化钠溶液:c(Cl-)=1500mg/L,2.473gNaCl溶于1L水中。
1.3导热油膏:不含氯化物。
1.4染色剂。
1.5奥氏体不锈钢板:代号为S30408、牌号为06Cr19Ni10,化学成分符合GB/T20878,碳含量(质量分数)为0.05%〜0.06%；尺寸为(1000×2000×1.5)mm。
1.6耐水磨砂纸:NO.80。
1.7低尘擦拭纸:w(CI-)≤1mg/kg。
|1.8（65×5）mm不锈钢螺栓和不锈钢螺母。
1.9箱式电阻炉:控温精度士20℃。
1.10钻头:Ф5mm。
|1.11取样器:外径51mm。
1.12玻璃下口瓶:500mL。
1.13加热装置:加热管外径38mm,外壁温度为当地水的沸点温度士6℃.
1.14多途径的蠕动泵或其他给水装置。
1.15放大镜。
1.16显微镜:10倍～30倍。
2试验方法
2.1不锈钢试件的制备
2.1.1从同一块奥氏体不锈钢板上裁取(51×178）mm的试件12块,使试件的长尺寸平行于板的长尺寸。每4块一组,其中两组用作验证不锈钢板材,一组用于试样试验。
2.1.2先用清洁剂和自来水清洗试件,再用蒸馏水或去离子水反复清洗,以除去表面的油脂和污染物。然后,将不锈钢试件吹干放在干净的盘子中,备用。操作过程中注意避免氯化物污染。
2.1.3将12块不锈钢板试件放入箱式电阻炉中,升温至650℃,恒温加热3h,然后关闭电源,让其自然冷却至室温,取出。
2.1.4用NO.80耐水磨砂纸顺着试件长尺寸方向向同一方向打磨不锈钢试件,把外面的黑色金属氧化物除去,使金属变亮。只打磨一面。同时,把剪切的边角用砂纸打磨光滑以免伤入。
2.1.5用钻头在每个不锈钢试件两端的中心距边缘10mm处各钻一个孔。然后以半径为25.4mm的金属棒为芯,按GB/T15930.3规定的要求,将每个平板弯成外半径为(25.4士0.25）mm的U型试件,U型试件的两平面要平行,偏差≤1.6mm。
2.1.6用经水润湿的低尘擦拭纸擦洗试件的凸表面,漂洗,吹干。之后不得用裸手去接触试件的凸表面。
2.1.7在每个试件上安装螺栓和螺母,平稳地转动螺母,保持U型的两平面平行,如图1所示。转动螺母达到所需的转数,或者用游标卡尺测量两平面的挠度,确保每个试件的应力相同。图1中挠度6按公式1计算,,公式1中的数值,可从不锈钢板材料力学性能的测试报告中获得,也可以按B/T228 进行拉伸试验和对试件做必要的测量来获得。本试验方法所需的弹性应力为207MPa。
2.2 绝热材料试样的制备
将绝热材料切割成(102×178×38）mm的试样块,用取样器在每个试样块的中心钻一个孔,然后 切成两部分,制成(102×89×38)mm的试样。如果是不规则的块状,如有夹套的管壳状材料,制备时 两部分各取一半。如图 2所示。
1U型试件示意图
δ={12S(2R+h）/[(L+R)(8R+h）×h×E]}[L3/3+R(π/2×L2+π/4×R2+2LR)]
式中:
δ——挠度,单位为毫米(mm）;
S———弹性应力,单位为兆帕（MPa）
R——弯曲半径,单位为毫米(mm);
h——厚度,单位为毫米(mm);
L——平直部位的长度,单位为毫米(mm）;
E——弹性模量,单位为兆帕(MPa）。
图 2 试样形状
为了防止绝热材料分层,可用线或橡皮筋把它们固定在一起,整个制备过程必须带上干净的聚乙 烯手套,避免用裸手直接接触绝热材料,以防氯离子污染。
2.3 测试步骤
2.3.1 把每个不锈钢试件放在加热管上,开口向下,并且将导热油膏搽在试件和加热管之间,使其相互紧密接触。
2.3.2 对滴注氯化钠溶液的一组不锈钢试件和滴注水的一组不锈钢试件用(38×100）mm 的低尘擦拭纸代替绝热材料贴在不锈钢试件外表面。将待测的绝热材料试样块用水润湿,放在另外一组不锈钢试件上,并使两者充分接触。
2.3.3 将与每个玻璃下口瓶连接的经蠕动泵的滴水管插在试样的中心部位,开动蠕动泵,调节滴水速度,保证每个试样每天均匀滴入250 mL试液。在测试过程中每天对每个试样对应的下口瓶中加入250ml氯化钠溶液或水。
2.3.4 打开加热装置,管外壁温度控制在当地水的沸点温度士6℃,温度达到后开始计时。试验时间:滴注氯化钠溶液的试件为72h士30 min,滴注水的空白试验试件和试样试件为28d士6h.在28d测试过程中如遇停电,应补偿停电用去的时间。
2.3.5 试验结束后,取下不锈钢试件。
2.4 裂纹的检查
2.4.1 初步检查
在良好的照明条件下,先用肉眼检查所有的不锈钢试件,如果发现有裂纹则不用继续检查。裂纹的形状如树枝状,如图3所示：
2.4.2 进一步检查
手工铺平所有初步检查未发现裂纹的试件,清除表面的固体颗粒,用一个外径51mm 的管子将不锈钢再弯为原来的U型,用放大镜和显微镜仔细检查试件表面是否有裂纹。
2.4.3 深入检查
对可能有裂纹的区域涂上液体染色剂,在显微镜下继续检查。如果有裂纹,染色剂能将其显示出来。至此仍没有检查出裂纹,则认为试件没有开裂。
3 试验方法中所用不锈铜试件的合格验证
滴注氯化钠溶液的不锈钢试件,开裂一般发生在边缘,很少在中心开裂。
滴注氯化钠溶液的一组不锈钢试件全都开裂,滴注水的一组不锈钢试件无一开裂,此批不锈钢合格,可以用作试验的试件。
4 结果判员
如果不锈钢合格验证中的4个试件经过 72h氯化钠溶液试验后任意一块未出现裂纹,则试验无效。
如果空白试验的试件未出现裂纹,而试样试件出现裂纹,则判定该绝热材料不合格;如果试样试件也未出现裂纹,则判定该绝热材料合格。
如果试样试件未出现裂纹,而空白试件出现裂纹,则判定绝热材料合格。
注:此时尽管不锈钢试件处于"激化"状态,但绝热材料中的抑制剂能有效保护不锈钢材料免受试验腐蚀条件的影响。
如果空白试验中的4个试件中任何一块出现裂纹,而试样试验中也产生裂纹则不能判定绝热材料不合格。
5 试验报告
试验报告至少应包括以下信息:
——说明按本标准试验;
——样品的名称、规格型号及形状;
——样品的数量;
—每个不锈钢试件出现裂纹的数目和严重程度,以及发现的方法;
——支持试件中的应力腐蚀裂纹存在的图片或其他证据(可选项）。
1.1试验用水:蒸馏水或去离子水,c(Cl)<0.1mg/L。
1.2氯化钠溶液:c(Cl-)=1500mg/L,2.473gNaCl溶于1L水中。
1.3导热油膏:不含氯化物。
1.4染色剂。
1.5奥氏体不锈钢板:代号为S30408、牌号为06Cr19Ni10,化学成分符合GB/T20878,碳含量(质量分数)为0.05%〜0.06%；尺寸为(1000×2000×1.5)mm。
1.6耐水磨砂纸:NO.80。
1.7低尘擦拭纸:w(CI-)≤1mg/kg。
|1.8（65×5）mm不锈钢螺栓和不锈钢螺母。
1.9箱式电阻炉:控温精度士20℃。
1.10钻头:Ф5mm。
|1.11取样器:外径51mm。
1.12玻璃下口瓶:500mL。
1.13加热装置:加热管外径38mm,外壁温度为当地水的沸点温度士6℃.
1.14多途径的蠕动泵或其他给水装置。
1.15放大镜。
1.16显微镜:10倍～30倍。
2试验方法
2.1不锈钢试件的制备
2.1.1从同一块奥氏体不锈钢板上裁取(51×178）mm的试件12块,使试件的长尺寸平行于板的长尺寸。每4块一组,其中两组用作验证不锈钢板材,一组用于试样试验。
2.1.2先用清洁剂和自来水清洗试件,再用蒸馏水或去离子水反复清洗,以除去表面的油脂和污染物。然后,将不锈钢试件吹干放在干净的盘子中,备用。操作过程中注意避免氯化物污染。
2.1.3将12块不锈钢板试件放入箱式电阻炉中,升温至650℃,恒温加热3h,然后关闭电源,让其自然冷却至室温,取出。
2.1.4用NO.80耐水磨砂纸顺着试件长尺寸方向向同一方向打磨不锈钢试件,把外面的黑色金属氧化物除去,使金属变亮。只打磨一面。同时,把剪切的边角用砂纸打磨光滑以免伤入。
2.1.5用钻头在每个不锈钢试件两端的中心距边缘10mm处各钻一个孔。然后以半径为25.4mm的金属棒为芯,按GB/T15930.3规定的要求,将每个平板弯成外半径为(25.4士0.25）mm的U型试件,U型试件的两平面要平行,偏差≤1.6mm。
2.1.6用经水润湿的低尘擦拭纸擦洗试件的凸表面,漂洗,吹干。之后不得用裸手去接触试件的凸表面。
2.1.7在每个试件上安装螺栓和螺母,平稳地转动螺母,保持U型的两平面平行,如图1所示。转动螺母达到所需的转数,或者用游标卡尺测量两平面的挠度,确保每个试件的应力相同。图1中挠度6按公式1计算,,公式1中的数值,可从不锈钢板材料力学性能的测试报告中获得,也可以按B/T228 进行拉伸试验和对试件做必要的测量来获得。本试验方法所需的弹性应力为207MPa。
2.2 绝热材料试样的制备
将绝热材料切割成(102×178×38）mm的试样块,用取样器在每个试样块的中心钻一个孔,然后 切成两部分,制成(102×89×38)mm的试样。如果是不规则的块状,如有夹套的管壳状材料,制备时 两部分各取一半。如图 2所示。
1U型试件示意图
δ={12S(2R+h）/[(L+R)(8R+h）×h×E]}[L3/3+R(π/2×L2+π/4×R2+2LR)]
式中:
δ——挠度,单位为毫米(mm）;
S———弹性应力,单位为兆帕（MPa）
R——弯曲半径,单位为毫米(mm);
h——厚度,单位为毫米(mm);
L——平直部位的长度,单位为毫米(mm）;
E——弹性模量,单位为兆帕(MPa）。
图 2 试样形状
为了防止绝热材料分层,可用线或橡皮筋把它们固定在一起,整个制备过程必须带上干净的聚乙 烯手套,避免用裸手直接接触绝热材料,以防氯离子污染。
2.3 测试步骤
2.3.1 把每个不锈钢试件放在加热管上,开口向下,并且将导热油膏搽在试件和加热管之间,使其相互紧密接触。
2.3.2 对滴注氯化钠溶液的一组不锈钢试件和滴注水的一组不锈钢试件用(38×100）mm 的低尘擦拭纸代替绝热材料贴在不锈钢试件外表面。将待测的绝热材料试样块用水润湿,放在另外一组不锈钢试件上,并使两者充分接触。
2.3.3 将与每个玻璃下口瓶连接的经蠕动泵的滴水管插在试样的中心部位,开动蠕动泵,调节滴水速度,保证每个试样每天均匀滴入250 mL试液。在测试过程中每天对每个试样对应的下口瓶中加入250ml氯化钠溶液或水。
2.3.4 打开加热装置,管外壁温度控制在当地水的沸点温度士6℃,温度达到后开始计时。试验时间:滴注氯化钠溶液的试件为72h士30 min,滴注水的空白试验试件和试样试件为28d士6h.在28d测试过程中如遇停电,应补偿停电用去的时间。
2.3.5 试验结束后,取下不锈钢试件。
2.4 裂纹的检查
2.4.1 初步检查
在良好的照明条件下,先用肉眼检查所有的不锈钢试件,如果发现有裂纹则不用继续检查。裂纹的形状如树枝状,如图3所示：
2.4.2 进一步检查
手工铺平所有初步检查未发现裂纹的试件,清除表面的固体颗粒,用一个外径51mm 的管子将不锈钢再弯为原来的U型,用放大镜和显微镜仔细检查试件表面是否有裂纹。
2.4.3 深入检查
对可能有裂纹的区域涂上液体染色剂,在显微镜下继续检查。如果有裂纹,染色剂能将其显示出来。至此仍没有检查出裂纹,则认为试件没有开裂。
3 试验方法中所用不锈铜试件的合格验证
滴注氯化钠溶液的不锈钢试件,开裂一般发生在边缘,很少在中心开裂。
滴注氯化钠溶液的一组不锈钢试件全都开裂,滴注水的一组不锈钢试件无一开裂,此批不锈钢合格,可以用作试验的试件。
4 结果判员
如果不锈钢合格验证中的4个试件经过 72h氯化钠溶液试验后任意一块未出现裂纹,则试验无效。
如果空白试验的试件未出现裂纹,而试样试件出现裂纹,则判定该绝热材料不合格;如果试样试件也未出现裂纹,则判定该绝热材料合格。
如果试样试件未出现裂纹,而空白试件出现裂纹,则判定绝热材料合格。
注:此时尽管不锈钢试件处于"激化"状态,但绝热材料中的抑制剂能有效保护不锈钢材料免受试验腐蚀条件的影响。
如果空白试验中的4个试件中任何一块出现裂纹,而试样试验中也产生裂纹则不能判定绝热材料不合格。
5 试验报告
试验报告至少应包括以下信息:
——说明按本标准试验;
——样品的名称、规格型号及形状;
——样品的数量;
—每个不锈钢试件出现裂纹的数目和严重程度,以及发现的方法;
——支持试件中的应力腐蚀裂纹存在的图片或其他证据(可选项）。
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