Licenciatura 7448 Máquinas de ensayo dinámicas y estáticas

(Tenacidad de la mecánica de fractura – Máquinas de ensayo dinámico/fatiga)

Licenciatura 7448 Métodos de prueba detallados y requisitos de la máquina

Licenciatura 7448 es un estándar británico para pruebas de tenacidad mecánica de fractura.. Es un documento de varias partes., Se utiliza principalmente para determinar los parámetros de tenacidad a la fractura. (factor de intensidad de estrés K, desplazamiento crítico de apertura de punta de grieta CTOD, integral J crítica) de materiales metálicos y uniones soldadas. Se utiliza ampliamente en la evaluación de la seguridad de estructuras soldadas críticas, como plataformas marinas., oleoductos y gasoductos, y recipientes a presión. A continuación se muestra un resumen detallado de los métodos de prueba y los requisitos de la máquina correspondientes para cada pieza., compilado por el equipo VTS.

Métodos de prueba básicos (Tomando la prueba CTOD como ejemplo, Incluyendo requisitos comunes para cada parte.) Licenciatura 7448 Máquinas de ensayo dinámicas y estáticas

Los métodos de prueba en BS. 7448 seguir el proceso central de “preparación de muestras – fatiga previa a la fisura – prueba de carga – proceso de datos – determinación de validez.” Entre estos, la prueba CTOD (Prueba de desplazamiento de apertura de la punta de grieta) es el tipo de prueba central más utilizado. A continuación se detalla su proceso general y requisitos específicos para cada parte.:

Preparación de muestras

La preparación de muestras es fundamental para garantizar la validez de la prueba.. Licenciatura 7448 tiene regulaciones estrictas con respecto al tipo de muestra, tamaño, ubicación de la muesca, y precisión de mecanizado:

1. Tipo de muestra: La flexión de tres puntos. (TPB) Se prefiere una muestra estándar. En algunos escenarios, Se puede utilizar una muestra de tracción compacta. (adecuado para altas restricciones, condiciones de alto estrés);

2. Requisitos de tamaño: Tomando como ejemplo una prueba típica de placa gruesa, la muestra de flexión de tres puntos tiene un ancho W = 127 milímetros, espesor B = 62 milímetros, longitud L = 550 milímetros, y tramo S = 112B (diferentes espesores requieren ajuste según la relación estándar);

3. Mecanizado de muescas:

– Usar 0.12 La muesca se mecaniza usando una 1 cortador de alambre de molibdeno mm. La muesca en la muestra de soldadura está ubicada en la línea central de soldadura nominal., y la muesca en la zona afectada por el calor es 0-1 mm desde la línea de fusión.

– La profundidad de la muesca mecánica es aproximadamente 45% del ancho de la muestra W para garantizar que la profundidad total de la grieta cumpla con los requisitos después de una grieta por fatiga preexistente posterior.

4. Requisitos de materiales y soldadura: el material base, proceso de soldadura (p.ej., SMAW, SIERRA), y tipo de bisel (tipo X, tipo K, etc.) debe estar claramente definido. Para soldaduras multicapa, El número de pasadas de soldadura no debe ser inferior a 24 (para placas gruesas).

Preparación previa a la fisura por fatiga

El objetivo es preparar agudos, Grietas por fatiga uniformes basadas en entalladuras mecánicas., Simular la morfología de las grietas en estructuras reales.. Los requisitos específicos son los siguientes:

1. Equipo: Se requiere una máquina de ensayo de fatiga de alta frecuencia con control preciso de la carga y capacidades de registro de ciclos..

2. Parámetros del proceso: La carga de fatiga se realiza a temperatura ambiente utilizando ciclos simétricos o asimétricos para garantizar una propagación estable de las grietas..

3. Requisitos de calidad del crack:

– Muestras de material base: Profundidad promedio de grieta a₀ = 0,45~0,55W, diferencia de profundidad entre dos puntos cualesquiera en la punta de la grieta ≤ 10%a₀;

– Muestras de juntas soldadas: Profundidad promedio de grieta a₀ = 0,45~0,70W, diferencia de profundidad entre dos puntos cualesquiera ≤ 20%a₀;

– El tamaño mínimo previo a la grieta no debe ser menor que el mayor de 1.3 mm y 2,5%W, y el ángulo entre la dirección de propagación de la grieta y el plano de la muesca cortada con alambre debe ser ≤ 10°;

4. Control del estrés residual: Métodos de compresión local. (como el tratamiento de sangría de doble cara, con un diámetro de bloque de presión de φ30 mm y una carga de indentación de 70 kN) Debe usarse para muestras de soldadura para reducir la tensión de soldadura residual y evitar la propagación de grietas..

Prueba de carga y adquisición de datos

Seleccione el método de carga apropiado según el escenario de prueba. (temperatura normal/baja temperatura, estático/dinámico). El proceso central es el siguiente:

1. Control ambiental:

– Prueba de baja temperatura: La muestra debe colocarse en una cámara de temperatura., y la temperatura debe controlarse de acuerdo con los requisitos estándar (p.ej., -18℃ se usa comúnmente para escenarios de plataformas marinas, y -15 ℃ se usa comúnmente para escenarios de tuberías de acero). El tiempo de retención debe garantizar una temperatura uniforme en toda la muestra..

– Prueba de temperatura normal: La temperatura ambiente se controla entre 5 y 40 ℃., y la humedad relativa es ≤90%.

2. Método de carga:

– Carga estática (Parte 1, Parte 2): La carga se realiza en una sola pasada hasta que la muestra se vuelve inestable y falla.. La velocidad de carga se controla entre 0,5 ~ 1,0 mm/min..

– Carga dinámica (Parte 3): La tasa de crecimiento del factor de intensidad del estrés debe ser >3.0 MPa·m/s. Se utiliza una máquina de prueba dinámica para lograr una carga rápida..

3. Adquisición de datos: El desplazamiento de carga (PV) La curva se registra en tiempo real mediante un sistema de adquisición de datos.. Parámetros como la tasa de carga., temperatura ambiente, y los cambios de desplazamiento se recogen sincrónicamente. La frecuencia de muestreo de datos debe cumplir con los requisitos para el monitoreo de la propagación de grietas..

Requisitos básicos para máquinas de prueba

Licenciatura 7448 especifica requisitos claros para la precisión, rigidez, capacidades de control, y funciones auxiliares de las máquinas de ensayo.. Los requisitos de la máquina para las diferentes etapas de prueba son los siguientes:

Máquinas de ensayo dinámico/fatiga (Para la preparación previa a la fisura por fatiga)

1. Tipo: Se prefieren las máquinas de ensayo de fatiga de alta frecuencia., caracterizado por una estructura simple, Alta eficiencia, y bajo consumo de energía. Pueden realizar simétrica, asimétrico, o pruebas de fatiga pulsantes unidireccionales.

2. Requisitos de desempeño:

– Precisión de carga: Precisión del control de carga dinámica ≤ ±1%, capaz de generar de manera estable cargas cíclicas preestablecidas;

– Rigidez: El cuerpo de la máquina debe poseer una alta rigidez para evitar deformaciones durante la carga., lo que podría afectar la estabilidad de la propagación de grietas;

– Funciones de control: Debe tener control de carga computarizado., registro de recuento de ciclos, y funciones de apagado automático, y poder monitorear el estado de propagación de grietas en tiempo real;

– Adaptabilidad ambiental: Debe ser adaptable a ambientes de alta y baja temperatura para cumplir con los requisitos de fatiga previa a la fisura a diferentes temperaturas.;

3. Cumplimiento: Debe cumplir con DIN EN ISO/IEC 17025 y estándar JB/T 5488-1991 requisitos.

Máquina de prueba universal (Para pruebas de carga estática)

1. Funciones principales: Posee capacidad de carga casi estática., permitiendo modos de carga de tracción compacta o flexión de tres puntos;

2. Requisitos de desempeño:

– Precisión de carga: Precisión del control de la tasa de carga ≤ ±0,05 mm/min, Capaz de mantener establemente una velocidad de carga estándar de 0,5 ~ 1,0 mm/min.;

– Medición de carga: Equipado con un sensor de carga de alta precisión., Precisión de medición de carga ≤ ±0,5%, El rango debe cubrir la carga de falla esperada de la muestra. (p.ej., para pruebas de placas gruesas, debe tener una capacidad de carga de cientos de kN);

– Medición de desplazamiento: Equipado con un extensómetro, Precisión de medición de desplazamiento ≤ ±0,001 mm, capaz de adquirir en tiempo real cambios de desplazamiento en la muesca de la muestra;

– Rigidez y estabilidad: Alta rigidez del cuerpo de la máquina, sin deslizamiento durante la carga, Garantizar la precisión de los datos de desplazamiento de carga.;

Licenciatura 7448 Máquinas de Ensayos Dinámicos y Estáticos/DMáquina de prueba dinámica (Parte 3: Para carga dinámica)

1. Requisitos de desempeño: Debe poseer capacidad de carga rápida., capaz de alcanzar una tasa de crecimiento del factor de intensidad del estrés > 3.0 MPa·m/s;

2. Control y Adquisición: Equipado con un sistema de adquisición de datos de alta velocidad., frecuencia de muestreo ≥1000 Hz, capaz de capturar cambios instantáneos de carga y desplazamiento durante la carga dinámica;

3. Protección de seguridad: Posee dispositivos integrales de protección de seguridad para evitar que los fragmentos de muestra salpiquen durante la carga dinámica..

Equipos de control ambiental

1. Cámara de temperatura:

– Rango de control de temperatura: Cubre -40 ℃ a temperatura ambiente (cumple con los requisitos de pruebas de baja temperatura), precisión del control de temperatura ≤±1℃;

– Uniformidad: Uniformidad de temperatura dentro de la cámara ≤±2℃, garantizar una temperatura general constante de la muestra;

– Adaptabilidad: El espacio interno puede acomodar muestras de tamaño estándar y accesorios de carga sin afectar las operaciones de carga.;

2. Dispositivos ambientales especiales (si es necesario): Para pruebas en ambientes corrosivos o de alta temperatura., cámaras de simulación ambiental apropiadas (como cámaras ambientales de gases corrosivos, hornos de calentamiento de alta temperatura) están obligados a cumplir con la BS 7448 requisitos de prueba extendidos.

Equipos de Medición y Auxiliares

1. Sistema de Adquisición y Procesamiento de Datos: Equipado con registro de datos en tiempo real., almacenamiento, y funciones de análisis, capaz de generar automáticamente curvas de carga-desplazamiento, y admite el cálculo automático de K, Bacalao, y valores J;

2. Equipo de calibración: Calibre periódicamente la máquina de prueba., sensores, e instrumentos de medición para garantizar la trazabilidad de los resultados de las mediciones. Los estándares de calibración deben cumplir con los estándares metrológicos nacionales o internacionales.;

3. Accesorios y herramientas: Equipado con accesorios para muestras de flexión de tres puntos dedicados y accesorios para muestras de tracción compactos. Los accesorios tienen alta rigidez y posicionamiento preciso., asegurar una distribución uniforme de la tensión durante la carga de la muestra.

Precauciones para la aplicación estándar

1. El control estricto de la temperatura de la muestra es esencial durante las pruebas., especialmente en pruebas de baja temperatura. Un tiempo de retención insuficiente provocará una temperatura desigual de la muestra, afectando los resultados de las pruebas.

2. La formación previa de grietas por fatiga es un paso crítico en la prueba. La nitidez y uniformidad de las grietas determinan directamente la validez del ensayo.. Es necesario un control preciso de los parámetros de carga mediante una máquina de ensayo de fatiga de alta frecuencia..

3. El informe de prueba debe registrar completamente la información de la muestra., parámetros de prueba, datos de medición, y resultados de la evaluación de validez. Si no se cumplen los requisitos de validez, hay que tener en cuenta las razones, y la prueba debe repetirse.

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