BS 7448 Mașini de testare dinamică și statică

(Rezistența mecanică a fracturii – Mașini de testare dinamică/de oboseală)

BS 7448 Metode de testare detaliate și cerințe pentru mașini

BS 7448 este un standard britanic pentru testarea tenacității mecanicii la rupere. Este un document format din mai multe părți, utilizat în principal pentru determinarea parametrilor de duritate la rupere (factor de intensitate a stresului K, deplasare critică a deschiderii vârfului fisurii CTOD, integrală J critică) a materialelor metalice şi îmbinărilor sudate. Este utilizat pe scară largă în evaluarea siguranței structurilor sudate critice, cum ar fi platformele offshore, conducte de petrol și gaze, și vase sub presiune. Mai jos este un rezumat detaliat al metodelor de testare și al cerințelor corespunzătoare ale mașinii pentru fiecare parte, întocmit de către echipa VTS.

Metode de testare de bază (Luând ca exemplu testul CTOD, inclusiv cerințe comune pentru fiecare parte) BS 7448 Mașini de testare dinamică și statică

Metodele de testare în BS 7448 urmați procesul de bază al “pregătirea specimenului – oboseală pre-fisurare – test de încărcare – prelucrarea datelor – determinarea valabilitatii.” Printre acestea, testul CTOD (Test de deplasare a deschiderii vârfului de fisuri) este cel mai utilizat tip de testare de bază. Următoarele detaliază procesul său general și cerințele specifice pentru fiecare parte:

Pregătirea specimenului

Pregătirea probei este fundamentală pentru a asigura validitatea testului. BS 7448 are reglementări stricte cu privire la tipul specimenului, dimensiune, locația crestăturii, si precizia prelucrarii:

1. Tipul specimenului: Îndoirea în trei puncte (TPB) este de preferat specimenul standard. În unele scenarii, se poate folosi un specimen compact de întindere (potrivite pentru constrângeri mari, condiții de stres ridicat);

2. Cerințe de dimensiune: Luând ca exemplu un test tipic cu plăci groase, specimenul de îndoire în trei puncte are o lățime W = 127 mm, grosimea B = 62 mm, lungime L = 550 mm, și span S = 112B (diferite grosimi necesită ajustare conform raportului standard);

3. Prelucrare cu crestături:

– Utilizare 0.12 Crestătura este prelucrată folosind a 1 mm tăietor de sârmă de molibden. Crestătura din specimenul de sudare este situată la linia centrală nominală a sudurii, iar crestătura din zona afectată de căldură este 0-1 mm de la linia de fuziune.

– Adâncimea crestăturii mecanice este de aproximativ 45% a lățimii specimenului W pentru a se asigura că adâncimea totală a fisurii îndeplinește cerințele după fisurarea de oboseală preexistentă ulterioară.

4. Cerințe de material și sudare: Materialul de bază, procesul de sudare (de ex., SMAW, SAW), și tip teșit (de tip X, de tip K, etc.) trebuie să fie clar definite. Pentru suduri multistrat, numărul trecerilor de sudură nu trebuie să fie mai mic de 24 (pentru plăci groase).

Oboseală Pregătire înainte de fisurare

Scopul este de a pregăti ascuțit, fisuri de oboseală uniforme pe bază de crestături mecanice, simulând morfologia fisurii în structurile reale. Cerințele specifice sunt următoarele:

1. Echipamente: Este necesară o mașină de testare a oboselii de înaltă frecvență cu control precis al sarcinii și capabilități de înregistrare a ciclului.

2. Parametrii procesului: Încărcarea la oboseală se realizează la temperatura camerei folosind cicluri simetrice sau asimetrice pentru a asigura o propagare stabilă a fisurilor.

3. Cerințe de calitate crack:

– specimene de material de bază: Adâncimea medie a fisurii a₀ = 0,45~0,55W, diferența de adâncime între oricare două puncte de la vârful fisurii ≤ 10%a₀;

– Epruvete de îmbinare sudate: Adâncimea medie a fisurii a₀ = 0,45~0,70W, diferența de adâncime între oricare două puncte ≤ 20%a₀;

– Dimensiunea minimă înainte de fisurare nu trebuie să fie mai mică decât cea mai mare dintre 1.3 mm și 2,5%W, iar unghiul dintre direcția de propagare a fisurii și planul crestăturii tăiate de sârmă ar trebui să fie ≤ 10°;

4. Controlul stresului rezidual: Metode locale de compresie (cum ar fi tratamentul de indentare pe două fețe, cu diametrul blocului de presiune de φ30 mm și o sarcină de indentare de 70 kN) trebuie utilizat pentru specimenele de sudură pentru a reduce tensiunea reziduală de sudare și pentru a preveni propagarea fisurilor.

Test de încărcare și achiziție de date

Selectați metoda de încărcare adecvată pe baza scenariului de testare (temperatura normala/temperatura scazuta, static/dinamic). Procesul de bază este următorul:

1. Controlul mediului:

– Test de temperatură scăzută: Proba trebuie plasată într-o cameră de temperatură, iar temperatura trebuie controlată conform cerințelor standard (de ex., -18℃ este utilizat în mod obișnuit pentru scenariile de platformă offshore, și -15℃ este utilizat în mod obișnuit pentru scenariile de conducte din oțel). Timpul de păstrare trebuie să asigure o temperatură uniformă pe întreaga probă.

– Test de temperatură normală: Temperatura mediului ambiant este controlată între 5~40℃, iar umiditatea relativă este ≤90%.

2. Metoda de încărcare:

– Încărcare statică (Parte 1, Parte 2): Încărcarea se efectuează într-o singură trecere până când proba devine instabilă și eșuează. Rata de încărcare este controlată între 0,5~1,0 mm/min.

– Încărcare dinamică (Parte 3): Rata de creștere a factorului de intensitate a stresului trebuie să fie >3.0 MPa·m/s. O mașină de testare dinamică este utilizată pentru a obține o încărcare rapidă.

3. Achiziție de date: Sarcina-deplasare (P-V) curba este înregistrată în timp real folosind un sistem de achiziție de date. Parametri precum rata de încărcare, temperatura mediului ambiant, iar modificările de deplasare sunt colectate sincron. Frecvența de eșantionare a datelor trebuie să îndeplinească cerințele pentru monitorizarea propagării fisurilor.

Cerințe de bază pentru mașinile de testare

BS 7448 specifică cerințe clare pentru acuratețe, rigiditate, capacitati de control, și funcții auxiliare ale mașinilor de testare. Cerințele mașinii pentru diferitele etape de testare sunt următoarele:

Mașini de testare dinamică/de oboseală (Pentru Oboseala Pre-crăpare)

1. Tip: Sunt preferate aparatele de testare la oboseală de înaltă frecvență, caracterizat printr-o structură simplă, randament ridicat, și consum redus de energie. Ele pot efectua simetrice, asimetric, sau teste de oboseală pulsatorie unidirecționale.

2. Cerințe de performanță:

– Precizie de încărcare: Precizia controlului dinamic al sarcinii ≤ ±1%, capabil să emită stabil sarcini ciclice prestabilite;

– Rigiditate: Corpul mașinii trebuie să aibă o rigiditate ridicată pentru a preveni deformarea în timpul încărcării, care ar putea afecta stabilitatea propagării fisurilor;

– Funcții de control: Trebuie să aibă control computerizat al sarcinii, înregistrarea numărului de cicluri, și funcții de oprire automată, și să poată monitoriza starea de propagare a fisurilor în timp real;

– Adaptabilitate la mediu: Trebuie să fie adaptabil la medii cu temperatură înaltă și scăzută pentru a îndeplini cerințele de oboseală pre-fisurare la diferite temperaturi;

3. Conformitate: Trebuie să respecte DIN EN ISO/IEC 17025 și JB/T Standard 5488-1991 cerințe.

Mașină de testare universală (Pentru testarea încărcării statice)

1. Funcții de bază: Posedă capacitate de încărcare cvasi-statică, permițând modurile de îndoire în trei puncte sau de încărcare compactă la tracțiune;

2. Cerințe de performanță:

– Precizie de încărcare: Precizia controlului ratei de încărcare ≤ ±0,05 mm/min, capabil să mențină stabil o rată de încărcare standard de 0,5~1,0 mm/min;

– Măsurarea sarcinii: Echipat cu un senzor de sarcină de înaltă precizie, precizie de măsurare a sarcinii ≤ ±0,5%, intervalul trebuie să acopere sarcina de eroare așteptată a eșantionului (de ex., pentru testele cu plăci groase, trebuie să aibă o capacitate de încărcare de sute de kN);

– Măsurarea deplasării: Echipat cu un extenzometru, precizia de măsurare a deplasării ≤ ±0,001 mm, capabil de achiziție în timp real a modificărilor deplasării la crestătura specimenului;

– Rigiditate și stabilitate: Rigiditate mare a corpului mașinii, fără fluaj în timpul încărcării, asigurând acuratețea datelor sarcină-deplasare;

BS 7448 Mașini de testare dinamică și statică/Dmașină de testare dinamică (Parte 3: Pentru încărcare dinamică)

1. Cerințe de performanță: Trebuie să aibă capacitatea de încărcare rapidă, capabil să atingă o rată de creștere a factorului de intensitate a stresului > 3.0 MPa·m/s;

2. Control și achiziție: Echipat cu un sistem de achiziție de date de mare viteză, frecvența de eșantionare ≥1000 Hz, capabil să capteze modificările instantanee ale sarcinii și deplasării în timpul încărcării dinamice;

3. Protecție de siguranță: Dispune de dispozitive complete de protecție de siguranță pentru a preveni stropirea fragmentelor de probă în timpul încărcării dinamice.

Echipamente pentru controlul mediului

1. Camera de temperatură:

– Interval de control al temperaturii: Acoperă -40℃ până la temperatura ambiantă (îndeplinește cerințele de testare la temperatură scăzută), Precizia controlului temperaturii ≤±1℃;

– Uniformitate: Uniformitatea temperaturii în interiorul camerei ≤±2℃, asigurarea unei temperaturi generale consistente a probei;

– Adaptabilitate: Spațiul interior poate găzdui mostre de dimensiuni standard și dispozitive de încărcare fără a afecta operațiunile de încărcare;

2. Dispozitive speciale de mediu (dacă este necesar): Pentru teste de mediu corozive sau la temperaturi ridicate, camere adecvate de simulare a mediului (precum camerele de mediu cu gaze corozive, cuptoare de încălzire la temperatură înaltă) sunt obligați să îndeplinească BS 7448 cerințe extinse de testare.

Echipamente de măsurare și auxiliare

1. Sistem de achizitie si procesare a datelor: Echipat cu înregistrarea datelor în timp real, depozitare, și funcții de analiză, capabil să genereze automat curbe sarcină-deplasare, și susține calculul automat al lui K, Cod, și valorile J;

2. Echipament de calibrare: Calibrati regulat aparatul de testare, senzori, și instrumente de măsurare pentru a asigura trasabilitatea rezultatelor măsurătorilor. Standardele de calibrare trebuie să respecte standardele metrologice naționale sau internaționale;

3. Dispozitive și scule: Echipat cu dispozitive de îndoire în trei puncte dedicate pentru specimene și dispozitive de fixare compacte pentru eșantionare la tracțiune. Fixările au rigiditate ridicată și poziționare precisă, asigurand distributia uniforma a tensiunilor in timpul incarcarii specimenului.

Precauții pentru aplicarea standard

1. Controlul strict al temperaturii probei este esențial în timpul testării, mai ales la testele la temperaturi scăzute. Timpul insuficient de păstrare va duce la o temperatură neuniformă a probei, care afectează rezultatele testelor.

2. Formarea de oboseală înainte de fisurare este o etapă critică în test. Claritatea și uniformitatea fisurilor determină în mod direct validitatea testului. Este necesar un control precis al parametrilor de încărcare folosind o mașină de testare a oboselii de înaltă frecvență.

3. Raportul de testare trebuie să înregistreze complet informațiile despre specimen, parametrii de testare, date de măsurare, și rezultatele evaluării validității. Dacă nu sunt îndeplinite cerințele de valabilitate, trebuie notate motivele, iar testul trebuie repetat.

Pentru mai multe detalii despre mașina de testare dinamică, va rog sa contactati:
📩 andy@victorytest.com
📞 WhatsApp: +8615305307234
🌏 www.vtstestmachine.com

Echipa noastră este formată din profesioniști dedicați, pasionați de tehnologie și care oferă cele mai bune soluții și servicii clienților noștri.