BS 7448 Máy kiểm tra động và tĩnh

(Độ bền cơ học gãy xương – Máy kiểm tra động/độ mỏi)

BS 7448 Phương pháp kiểm tra chi tiết và yêu cầu về máy

BS 7448 là tiêu chuẩn của Anh để kiểm tra độ bền cơ học gãy xương. Đây là một tài liệu gồm nhiều phần, chủ yếu được sử dụng để xác định các thông số độ bền gãy (hệ số cường độ ứng suất K, chuyển vị mở đầu vết nứt quan trọng CTOD, tích phân J tới hạn) vật liệu kim loại và mối hàn. Nó được sử dụng rộng rãi trong việc đánh giá an toàn các kết cấu hàn quan trọng như giàn khoan ngoài khơi, đường ống dẫn dầu và khí đốt, và bình áp lực. Dưới đây là tóm tắt chi tiết các phương pháp thử và yêu cầu máy tương ứng cho từng bộ phận, được biên soạn bởi đội VTS.

Phương pháp kiểm tra cốt lõi (Lấy bài kiểm tra CTOD làm ví dụ, trong đó có yêu cầu chung cho từng phần) BS 7448 Máy kiểm tra động và tĩnh

Các phương pháp thử nghiệm trong BS 7448 tuân theo quy trình cốt lõi của “chuẩn bị mẫu vật – mỏi trước vết nứt – kiểm tra tải – xử lý dữ liệu – xác định tính hợp lệ.” Trong số này, bài kiểm tra CTOD (Kiểm tra độ dịch chuyển khi mở Crack Tip) là loại thử nghiệm cốt lõi được sử dụng rộng rãi nhất. Sau đây là chi tiết quy trình chung và yêu cầu cụ thể cho từng phần:

Chuẩn bị mẫu

Chuẩn bị mẫu là cơ bản để đảm bảo tính hợp lệ của xét nghiệm. BS 7448 có quy định nghiêm ngặt về loại mẫu vật, kích cỡ, vị trí khía, và độ chính xác gia công:

1. Loại mẫu: Sự uốn cong ba điểm (TPB) mẫu chuẩn được ưu tiên. Trong một số tình huống, có thể sử dụng một mẫu kéo nhỏ gọn (thích hợp cho hạn chế cao, điều kiện căng thẳng cao);

2. Yêu cầu về kích thước: Lấy bài kiểm tra tấm dày điển hình làm ví dụ, mẫu uốn ba điểm có chiều rộng W = 127 mm, độ dày B = 62 mm, chiều dài L = 550 mm, và nhịp S = 112B (độ dày khác nhau yêu cầu điều chỉnh theo tỷ lệ tiêu chuẩn);

3. Gia công rãnh khía:

– Sử dụng 0.12 Phần notch được gia công bằng cách sử dụng một 1 máy cắt dây molypden mm. Vết khía trong mẫu hàn nằm ở đường tâm mối hàn danh nghĩa, và vết khía ở vùng ảnh hưởng nhiệt là 0-1 mm từ đường nhiệt hạch.

– Độ sâu của rãnh cơ học xấp xỉ 45% của chiều rộng mẫu thử W để đảm bảo tổng chiều sâu vết nứt đáp ứng yêu cầu sau vết nứt mỏi tồn tại trước đó.

4. Yêu cầu về vật liệu và hàn: Vật liệu cơ bản, quá trình hàn (ví dụ., SMAW, CÁI CƯA), và kiểu vát (loại X, loại K, vân vân.) phải được xác định rõ ràng. Đối với mối hàn nhiều lớp, số đường hàn phải không ít hơn 24 (cho tấm dày).

Mệt mỏi Chuẩn bị trước vết nứt

Mục đích là chuẩn bị kỹ lưỡng, vết nứt mỏi đồng đều dựa trên các vết khía cơ học, mô phỏng hình thái vết nứt trong kết cấu thực tế. Yêu cầu cụ thể như sau:

1. Thiết bị: Cần có máy kiểm tra độ mỏi tần số cao với khả năng kiểm soát tải và ghi chu kỳ chính xác.

2. Thông số quy trình: Tải mỏi được thực hiện ở nhiệt độ phòng bằng các chu trình đối xứng hoặc không đối xứng để đảm bảo sự lan truyền vết nứt ổn định.

3. Yêu cầu chất lượng vết nứt:

– Mẫu vật liệu cơ bản: Độ sâu vết nứt trung bình a₀ = 0,45~0,55W, chênh lệch độ sâu giữa hai điểm bất kỳ ở đầu vết nứt 10%a₀;

– Mẫu mối hàn: Độ sâu vết nứt trung bình a₀ = 0,45~0,70W, chênh lệch độ sâu giữa hai điểm bất kỳ 20%a₀;

– Kích thước tối thiểu trước vết nứt không được nhỏ hơn kích thước lớn hơn của 1.3 mm và 2,5% W, và góc giữa hướng lan truyền vết nứt và mặt phẳng rãnh cắt dây phải ≤ 10°;

4. Kiểm soát căng thẳng dư thừa: Phương pháp nén cục bộ (chẳng hạn như điều trị thụt hai mặt, với đường kính khối áp suất φ30 mm và tải trọng thụt là 70 kN) nên được sử dụng cho các mẫu hàn để giảm ứng suất hàn dư và ngăn ngừa sự lan truyền vết nứt..

Đang tải thử nghiệm và thu thập dữ liệu

Chọn phương pháp tải phù hợp dựa trên kịch bản thử nghiệm (nhiệt độ bình thường/nhiệt độ thấp, tĩnh/động). Quá trình cốt lõi như sau:

1. Kiểm soát môi trường:

– Kiểm tra nhiệt độ thấp: Mẫu phải được đặt trong buồng nhiệt độ, và nhiệt độ phải được kiểm soát theo yêu cầu tiêu chuẩn (ví dụ., -18oC thường được sử dụng cho các kịch bản nền tảng ngoài khơi, và -15oC thường được sử dụng cho các kịch bản thép đường ống). Thời gian lưu phải đảm bảo nhiệt độ đồng đều trên toàn bộ mẫu.

– Kiểm tra nhiệt độ bình thường: Nhiệt độ môi trường được kiểm soát trong khoảng 5 ~ 40oC, và độ ẩm tương đối là 90%.

2. Phương pháp tải:

– Tải tĩnh (Phần 1, Phần 2): Việc tải được thực hiện trong một lần cho đến khi mẫu không ổn định và bị lỗi. Tốc độ tải được kiểm soát trong khoảng 0,5 ~ 1,0 mm/phút.

– Tải động (Phần 3): Tốc độ tăng trưởng của hệ số cường độ ứng suất phải là >3.0 MPa·m/s. Một máy thử nghiệm động được sử dụng để đạt được tải nhanh.

3. Thu thập dữ liệu: Chuyển vị tải (P-V) đường cong được ghi lại theo thời gian thực bằng hệ thống thu thập dữ liệu. Các thông số như tốc độ tải, nhiệt độ môi trường xung quanh, và những thay đổi về chuyển vị được thu thập một cách đồng bộ. Tần suất lấy mẫu dữ liệu phải đáp ứng yêu cầu giám sát quá trình lan truyền vết nứt.

Yêu cầu cốt lõi đối với máy kiểm tra

BS 7448 xác định các yêu cầu rõ ràng về độ chính xác, độ cứng, khả năng kiểm soát, và các chức năng phụ trợ của máy thí nghiệm. Các yêu cầu về máy cho các giai đoạn thử nghiệm khác nhau như sau:

Máy kiểm tra động/độ mỏi (Để chuẩn bị trước khi bị mỏi)

1. Kiểu: Ưu tiên sử dụng máy kiểm tra độ mỏi tần số cao, đặc trưng bởi cấu trúc đơn giản, Hiệu quả cao, và tiêu thụ năng lượng thấp. Họ có thể thực hiện đối xứng, không đối xứng, hoặc thử nghiệm mỏi theo nhịp đập một chiều.

2. Yêu cầu về hiệu suất:

– Tải chính xác: Độ chính xác kiểm soát tải động ≤ ± 1%, có khả năng xuất ổn định các tải theo chu kỳ đặt trước;

– độ cứng: Thân máy phải có độ cứng cao để tránh biến dạng khi tải, có thể ảnh hưởng đến độ ổn định lan truyền vết nứt;

– Chức năng điều khiển: Nó phải có kiểm soát tải bằng máy tính, ghi lại số chu kỳ, và chức năng tự động tắt máy, và có thể theo dõi trạng thái lan truyền vết nứt trong thời gian thực;

– Khả năng thích ứng môi trường: Nó phải thích ứng với môi trường nhiệt độ cao và thấp để đáp ứng các yêu cầu về mỏi trước vết nứt ở các nhiệt độ khác nhau;

3. Sự tuân thủ: Nó phải tuân thủ DIN EN ISO/IEC 17025 và tiêu chuẩn JB/T 5488-1991 yêu cầu.

Universal Testing Machine (Để kiểm tra tải tĩnh)

1. Chức năng cốt lõi: Có khả năng tải gần như tĩnh, cho phép chế độ tải uốn ba điểm hoặc kéo nhỏ gọn;

2. Yêu cầu về hiệu suất:

– Đang tải chính xác: Độ chính xác kiểm soát tốc độ tải ≤ ± 0,05 mm/phút, có khả năng duy trì ổn định tốc độ tải tiêu chuẩn 0,5 ~ 1,0 mm/phút;

– Đo tải: Được trang bị cảm biến tải có độ chính xác cao, độ chính xác đo tải ≤ ± 0,5%, phạm vi phải bao gồm tải trọng hư hỏng dự kiến ​​của mẫu (ví dụ., cho các bài kiểm tra tấm dày, nó phải có khả năng chịu tải hàng trăm kN);

– Đo chuyển vị: Được trang bị máy đo độ giãn, độ chính xác đo chuyển vị ≤ ± 0,001 mm, có khả năng thu thập các thay đổi dịch chuyển theo thời gian thực tại rãnh mẫu;

– Độ cứng và ổn định: Độ cứng thân máy cao, không bị rão trong quá trình tải, đảm bảo tính chính xác của dữ liệu chuyển vị tải;

BS 7448 Máy kiểm tra động và tĩnh/DMáy kiểm tra động (Phần 3: Để tải động)

1. Yêu cầu về hiệu suất: Phải có khả năng tải nhanh, có khả năng đạt được tốc độ tăng trưởng yếu tố cường độ căng thẳng > 3.0 MPa·m/s;

2. Kiểm soát và mua lại: Được trang bị hệ thống thu thập dữ liệu tốc độ cao, tần số lấy mẫu ≥1000 Hz, có khả năng nắm bắt các thay đổi tải và dịch chuyển tức thời trong quá trình tải động;

3. Bảo vệ an toàn: Sở hữu các thiết bị bảo vệ an toàn toàn diện để ngăn các mảnh mẫu bắn tung tóe trong quá trình tải động.

Thiết bị kiểm soát môi trường

1. Buồng nhiệt độ:

– Phạm vi kiểm soát nhiệt độ: Bao phủ -40oC đến nhiệt độ môi trường (đáp ứng yêu cầu thử nghiệm ở nhiệt độ thấp), độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ≤ ± 1oC;

– Tính đồng nhất: Độ đồng đều nhiệt độ trong buồng ≤ ± 2oC, đảm bảo nhiệt độ mẫu tổng thể nhất quán;

– Khả năng thích ứng: Không gian bên trong có thể chứa các mẫu và thiết bị tải có kích thước tiêu chuẩn mà không ảnh hưởng đến hoạt động tải;

2. Thiết bị môi trường đặc biệt (nếu được yêu cầu): Để kiểm tra môi trường ăn mòn hoặc nhiệt độ cao, buồng mô phỏng môi trường thích hợp (chẳng hạn như buồng môi trường khí ăn mòn, lò sưởi nhiệt độ cao) được yêu cầu phải đáp ứng BS 7448 yêu cầu thử nghiệm mở rộng.

Thiết bị đo lường và phụ trợ

1. Hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu: Được trang bị tính năng ghi dữ liệu theo thời gian thực, kho, và chức năng phân tích, có khả năng tự động tạo đường cong chuyển tải, và hỗ trợ tính toán tự động K, cá tuyết, và giá trị J;

2. Thiết bị hiệu chuẩn: Thường xuyên hiệu chuẩn máy kiểm tra, cảm biến, và dụng cụ đo để đảm bảo truy xuất nguồn gốc của kết quả đo. Chuẩn hiệu chuẩn phải tuân theo chuẩn đo lường quốc gia hoặc quốc tế;

3. Đồ đạc và dụng cụ: Được trang bị thiết bị cố định mẫu uốn ba điểm chuyên dụng và thiết bị cố định mẫu kéo nhỏ gọn. Các đồ đạc có độ cứng cao và định vị chính xác, đảm bảo phân bố ứng suất đồng đều trong quá trình tải mẫu.

Biện pháp phòng ngừa cho ứng dụng tiêu chuẩn

1. Kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ mẫu là điều cần thiết trong quá trình thử nghiệm, đặc biệt là trong các thử nghiệm ở nhiệt độ thấp. Thời gian giữ không đủ sẽ dẫn đến nhiệt độ mẫu không đồng đều, ảnh hưởng đến kết quả xét nghiệm.

2. Sự hình thành vết nứt mỏi trước là một bước quan trọng trong thử nghiệm. Độ sắc nét và tính đồng nhất của các vết nứt quyết định trực tiếp đến giá trị của phép thử. Cần kiểm soát chính xác các thông số tải bằng máy kiểm tra mỏi tần số cao.

3. Biên bản thử nghiệm phải ghi đầy đủ thông tin mẫu vật, thông số kiểm tra, dữ liệu đo lường, và kết quả đánh giá tính giá trị. Nếu các yêu cầu về tính hợp lệ không được đáp ứng, những lý do phải được lưu ý, và bài kiểm tra phải được lặp lại.

Để biết thêm chi tiết về Máy kiểm tra động, Vui lòng liên hệ:
📩 andy@victorytest.com
📞 WhatsApp: +8615305307234
🌏 www.vtstestmachine.com

Đội ngũ của chúng tôi bao gồm các chuyên gia tận tâm, đam mê công nghệ và cung cấp các giải pháp và dịch vụ tốt nhất cho khách hàng.