CN101482478B - 包含疲劳载荷的金属任意腐蚀损伤t-h曲线测试方法 - Google Patents

Abstract

包含疲劳载荷的金属任意腐蚀损伤T-H曲线测试方法。本发明方法属材料失效与保护技术领域。它主要解决金属材料在腐蚀T-H曲线测试中，如何考虑疲劳载荷的影响问题。它的技术方案是：①编制一年的使用疲劳载荷谱；②进行在使用介质浓度、温度和疲劳载荷共同作用下的腐蚀试验；③用试验数据绘制三条等温等时等疲劳载荷线(T_iH_tF)，如摘要附图；④由附图便可绘制出使用浓度、温度和疲劳载荷共同作用的任意腐蚀损伤T-H曲线。本发明方法在腐蚀T-H曲线测试中，引入了使用疲劳载荷，使这种T-H曲线具有使用浓度、温度和疲劳共同作用的特性，因此它可用于在腐蚀环境和疲劳载荷联合作用下的金属结构和设备的日历寿命确定中，使日历寿命确定更准确和可靠。

Description

包含疲劳载荷的金属任意腐蚀损伤T-H曲线测试方法

所属技术领域

本发明属于材料失效与保护领域。

技术背景

由于一些金属结构和装备在使用中，它们不仅受到腐蚀环境的作用，而且还受到交变疲劳载荷的作用，因此在给这些结构和装备确定日历寿命时，只考虑腐蚀环境因素是不够的，还要考虑疲劳载荷的影响。为此，在实测金属腐蚀损伤T-H曲线时，要把疲劳载荷施加进去综合考虑。目前国内外尚没有在测试金属T-H曲线中，施加疲劳载荷的方法。本发明方法解决了这一问题。

发明内容

在金属腐蚀T-H曲线测试中，首先研究出计疲劳载荷的金属任意腐蚀损伤T-H曲线的测试方法。用该方法测出的T-H曲线，它既包含了腐蚀环境因素，又包含了疲劳载荷因素，这样再用该T-H曲线计算金属日历寿命，就同时包含了腐蚀环境和疲劳载荷的影响了，这样给出的日历寿命更准确和可靠。

附图说明

附图1是三条等温等时等疲劳载荷线，纵坐标是腐蚀损伤量D，横坐标是腐蚀试验浓度d。

附图2是使用环境和疲劳载荷共同作用下的任意损伤量D_i的T-H曲线，纵坐标是腐蚀温度T，横坐标是腐蚀时间H。

具体实施方案

1编制一年的使用疲劳载荷谱。

2试验方法：

(1)确定腐蚀试验温度、介质成份和浓度：

①腐蚀试验温度为T₁、T₂、T₃三级，并令T₁＞T₂＞T₃，温度取值应在金属使用温度谱内选取。

②使用环境的溶液浓度为d₁＝1，试验溶液浓度为d₂、d₃、d₄，并令d₂＞d₃＞d₄，它们的取值在使用浓度d₁的基础上加权选取。

③三级温度和浓度的腐蚀试验时间皆为H_t小时，H_t的长短由不同金属、不同腐蚀临界损伤值选定。

(2)试验步骤：

①在d₂浓度下，分别以T₁、T₂、T₃三种温度和一年的疲劳载荷谱进行三组金属试件的腐蚀试验，试验小时数皆为H_t。由此测得腐蚀损伤D₂₁、D₂₂、D₂₃(角注1为浓度，角注2为温度，下同)。

②在d₃浓度下，分别以T₁、T₂、T₃三种温度和一年的疲劳载荷谱进行三组金属试件的腐蚀试验，试验小时数皆为H_t。由此测得腐蚀损伤D₃₁、D₃₂、D₃₃。

③在d₄浓度下，分别以T₁、T₂、T₃三种温度和一年的疲劳载荷谱进行三组金属试件的腐蚀试验，试验小时数皆为H_t。由此测得腐蚀损伤D₄₁、D₄₂、D₄₃。

3绘制三条等温等时等疲劳载荷线(T_iH_tF)：分别把d₂、d₃、d₄和上述试验测得的D_ij各值画入D-d坐标系中，便绘出如附图中图1的T₁和H_t、T₂和H_t、T₃和H_t三条等温等时等疲劳载荷线(T_iH_tF)。

4绘制使用浓度、温度和疲劳载荷共同作用的任意腐蚀损伤T-H曲线：

(1)求浓度为d₁任意临界损伤为D_1c的T₁、T₂、T₃的腐蚀时间H_c1、H_c2、H_c3

由附图1三条等温等时等疲劳载荷线，可得d₁对应的D₁₁、D₁₂、D₁₃，再由模型(1)，可算得使用环境和疲劳载荷共同作用的腐蚀时间H_c1、H_c2、H_c3(式(1)中D_1c是指定的，H_t是已知的腐蚀试验小时数)。

$H_{\mathrm{ci}}=\frac{D_{1c}{H}_t}{D_{1i}}---\left(1\right)$

(2)绘制使用环境和疲劳载荷共同作用的任意腐蚀损伤T-H曲线

求得d₁和D_1c下的三级温度(T₁、T₂、T₃)的腐蚀时间H_c1、H_c2和H_c3之后，在T-H坐标系中，便可绘制出使用环境和疲劳载荷共同作用的任意损伤T-H曲线，如附图2。从式(1)可以看出，在D_1i和H_t不变情况下，给定不同临界损伤D_1c，即可画出不同临界损伤的T-H曲线。用该T-H曲线计算的金属日历寿命，它同时包含腐蚀环境和疲劳载荷的作用，使日历寿命确定更准确和可靠。

Claims (1)

1.一种包含疲劳载荷的金属任意腐蚀损伤T-H曲线测试方法，其中包括以下步骤：

(1)编制一年的使用疲劳载荷谱；

(2)试验方法：

①腐蚀试验温度为T₁、T₂、T₃三级，并令T₁＞T₂＞T₃，温度取值应在金属使用温度谱内选取；

②使用环境的溶液浓度为d₁＝1，试验溶液浓度为d₂、d₃、d₄，并令d₂＞d₃＞d₄，它们的取值在使用浓度d₁的基础上加权选取；

③三级温度和浓度的腐蚀试验时间皆为H_t小时，H_t的长短由不同金属、不同腐蚀临界损伤值选定；

④在d₂浓度下，分别以T₁、T₂、T₃三种温度和一年的疲劳载荷谱进行三组金属试件的腐蚀试验，试验小时数皆为H_t，由此测得腐蚀损伤D₂₁、D₂₂、D₂₃，角注1为浓度，角注2为温度，下同；

⑤在d₃浓度下，分别以T₁、T₂、T₃三种温度和一年的疲劳载荷谱进行三组金属试件的腐蚀试验，试验小时数皆为H_t，由此测得腐蚀损伤D₃₁、D₃₂、D₃₃；

⑥在d₄浓度下，分别以T₁、T₂、T₃三种温度和一年的疲劳载荷谱进行三组金属试件的腐蚀试验，试验小时数皆为H_t，由此测得腐蚀损伤D₄₁、D₄₂、D₄₃；

(3)绘制三条等温等时等疲劳载荷线T_iH_tF：分别把d₂、d₃、d₄和上述试验测得的D_ij各值画入D-d坐标系中，便绘出T₁和H_t、T₂和H_t、T₃和H_t三条等温等时等疲劳载荷线T_iH_tF；

(4)绘制使用浓度、温度和疲劳载荷共同作用的任意腐蚀损伤T-H曲线：

①求浓度为d₁任意临界损伤为D_1c的T₁、T₂、T₃的腐蚀时间H_c1、H_c2、H_c3：由三条等温等时等疲劳载荷线，可得d₁对应的D₁₁、D₁₂、D₁₃，再由式(1)，可算得使用环境和疲劳载荷共同作用的腐蚀时间H_c1、H_c2、H_c3，式(1)中D_1c是指定的，H_t是已知的腐蚀试验小时数；

$H_{\mathrm{ci}}=\frac{D_{1c}{H}_t}{D_{1i}}---\left(1\right)$

②最终绘制使用环境和疲劳载荷共同作用的任意腐蚀损伤T-H曲线：求得d₁和D_1c下的三级温度T₁、T₂、T₃的腐蚀时间H_c1、H_c2和H_c3之后，在T-H坐标系中，便可绘制出使用环境和疲劳载荷共同作用的任意损伤T-H曲线，从式(1)可以看出，在D_1i和H_t不变情况下，给定不同临界损伤D_1c，即可画出不同临界损伤的T-H曲线。

Images