JPH05232002A - Ｓｓｒｔ試験機の歪速度制御方法 - Google Patents
Ｓｓｒｔ試験機の歪速度制御方法Info
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- JPH05232002A JPH05232002A JP3061191A JP6119191A JPH05232002A JP H05232002 A JPH05232002 A JP H05232002A JP 3061191 A JP3061191 A JP 3061191A JP 6119191 A JP6119191 A JP 6119191A JP H05232002 A JPH05232002 A JP H05232002A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＳＳＲＴ試験機による耐食性試験において、
試験片に対する引張速度精度を高め、しかも、制御速度
の時々刻々の変化率を小さく抑えて、常時一定の目標歪
みを試験片に付与できるようにする。 【構成】 試験片の剛性変化を考慮して剛性補正した引
張制御速度を一定ピッチで演算する。また、これとは別
に前記一定ピッチのｎ倍のピッチで試験片の伸び偏差量
を算出する。そして、算出された試験片の伸び偏差量を
１／ｎに分割し、分割された伸び偏差量に基づく補正
を、前記一定ピッチで演算される剛性補正済の引張制御
速度に加える。引張速度制御は、剛性補正に偏差補正が
重畳された形で、一定ピッチ、すなわち偏差量算出ピッ
チの１／ｎピッチで行われる。
試験片に対する引張速度精度を高め、しかも、制御速度
の時々刻々の変化率を小さく抑えて、常時一定の目標歪
みを試験片に付与できるようにする。 【構成】 試験片の剛性変化を考慮して剛性補正した引
張制御速度を一定ピッチで演算する。また、これとは別
に前記一定ピッチのｎ倍のピッチで試験片の伸び偏差量
を算出する。そして、算出された試験片の伸び偏差量を
１／ｎに分割し、分割された伸び偏差量に基づく補正
を、前記一定ピッチで演算される剛性補正済の引張制御
速度に加える。引張速度制御は、剛性補正に偏差補正が
重畳された形で、一定ピッチ、すなわち偏差量算出ピッ
チの１／ｎピッチで行われる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種腐食環境下におけ
る金属材料のＳＣＣ（応力腐食割れ）、ＨＥ（水素脆化
割れ）等を短時間で評価できるＳＳＲＴ試験機（低歪低
速度引張型試験機，ＳＳＲＴ：Slow Strain Rate Testi
ng）において、その歪速度、すなわち材料引張速度を制
御するＳＳＲＴ試験機の歪速度制御方法に関する。
る金属材料のＳＣＣ（応力腐食割れ）、ＨＥ（水素脆化
割れ）等を短時間で評価できるＳＳＲＴ試験機（低歪低
速度引張型試験機，ＳＳＲＴ：Slow Strain Rate Testi
ng）において、その歪速度、すなわち材料引張速度を制
御するＳＳＲＴ試験機の歪速度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の油井、ガス井における掘削条件の
苛酷化（Ｈ2 Ｓ，ＣＯ2 ，Ｃｌ- 増加）、深井戸化（高
温，高圧）に伴い、特にＨ2 Ｓ，ＣＯ2 等のサワーガス
を含有する油井では、油井管のＳＣＣが問題となってお
り、その材料開発や出荷において、ＳＣＣ試験による品
質評価が重要な検査項目になっている。しかし、従来よ
り行われているＳＣＣ試験法である定荷重、定歪型ＳＣ
Ｃ試験法は、試験片に一定荷重、一定歪を付加して腐食
環境中に約３０日間暴露して、そのＳＣＣ性を評価する
ものであり、その試験に長い時間を必要とするという問
題があった。
苛酷化（Ｈ2 Ｓ，ＣＯ2 ，Ｃｌ- 増加）、深井戸化（高
温，高圧）に伴い、特にＨ2 Ｓ，ＣＯ2 等のサワーガス
を含有する油井では、油井管のＳＣＣが問題となってお
り、その材料開発や出荷において、ＳＣＣ試験による品
質評価が重要な検査項目になっている。しかし、従来よ
り行われているＳＣＣ試験法である定荷重、定歪型ＳＣ
Ｃ試験法は、試験片に一定荷重、一定歪を付加して腐食
環境中に約３０日間暴露して、そのＳＣＣ性を評価する
ものであり、その試験に長い時間を必要とするという問
題があった。
【０００３】一方、金属材料のＳＣＣ感受性が、特定の
低歪速度、例えば高合金材料では４×１０-6／ｓｅｃ
（試験片gauge length 25.4 ｍｍの場合は引張速度6.1
μｍ／ｍｉｎ）にて、非常に高くなることが知られてい
る（図１）。この性質を利用して品質評価を短時間で行
うのが、前述したＳＳＲＴ試験機である。すなわち、Ｓ
ＳＲＴ試験機は、試験片を腐食環境において特定歪速度
で動的に引張試験し、その破断時間、腐食環境中と非腐
食環境中の破断時間の比較及びその破面状況等により耐
ＳＣＣ性を短時間（図１の高合金材の特定歪速度での破
断時間は７〜１０Ｈｒ）で評価するものであり、近年、
出荷試験及び材料開発等に活発に使用されている。
低歪速度、例えば高合金材料では４×１０-6／ｓｅｃ
（試験片gauge length 25.4 ｍｍの場合は引張速度6.1
μｍ／ｍｉｎ）にて、非常に高くなることが知られてい
る（図１）。この性質を利用して品質評価を短時間で行
うのが、前述したＳＳＲＴ試験機である。すなわち、Ｓ
ＳＲＴ試験機は、試験片を腐食環境において特定歪速度
で動的に引張試験し、その破断時間、腐食環境中と非腐
食環境中の破断時間の比較及びその破面状況等により耐
ＳＣＣ性を短時間（図１の高合金材の特定歪速度での破
断時間は７〜１０Ｈｒ）で評価するものであり、近年、
出荷試験及び材料開発等に活発に使用されている。
【０００４】ＳＳＲＴ試験機の概要を図２にて説明す
る。同図において、１は本体フレームであり、その上に
は減速機付の駆動モータ２が据え付けられている。試験
片１０は、本体フレーム１下方のオートクレーブ槽１１
内に、試験片チャック１２に装着されて収容され、駆動
モータ２の駆動によるクロスヘッド３の上昇動作によ
り、ロードセル４、プルロッド６を介して上方へ引張さ
れるようになっている。試験を行うには、先ず、試験片
１０を試験片チャック１２に装着する。その後、オート
クレーブ槽１１内にＮａＣｌ、ＣＨ3 ＣＯＯＨ水溶液等
の原液を注入し、オートクレーブ槽１１を上昇させ、蓋
を閉める。次に、Ｎ2 バブリング、真空引きにより脱気
を行う。その後、Ｈ2 Ｓ，ＣＯ2 等の腐食性ガスを所定
の圧力まで封入し、原液中に溶解させる。更に、ヒータ
ーにて、所定の温度まで加熱し、その後、腐食環境部で
あるオートクレーブ槽１１の内部と外部とを連結するプ
ルロッド６と、荷重を計測するロードセル４とを介し
て、駆動モーター２により、試験片１０に動的な引張力
を付加し、試験片１０の伸びを伸び計５により計測す
る。この計測は、腐食環境中の試験片１０の伸びを直接
計測することが困難なため、プルロッド６と、槽内の試
験片支持金物８に充分な剛性を与えることにより、試験
片１０の伸びをプルロッド６の変位と見做して、プルロ
ッド６の変位を計測することにより行う。
る。同図において、１は本体フレームであり、その上に
は減速機付の駆動モータ２が据え付けられている。試験
片１０は、本体フレーム１下方のオートクレーブ槽１１
内に、試験片チャック１２に装着されて収容され、駆動
モータ２の駆動によるクロスヘッド３の上昇動作によ
り、ロードセル４、プルロッド６を介して上方へ引張さ
れるようになっている。試験を行うには、先ず、試験片
１０を試験片チャック１２に装着する。その後、オート
クレーブ槽１１内にＮａＣｌ、ＣＨ3 ＣＯＯＨ水溶液等
の原液を注入し、オートクレーブ槽１１を上昇させ、蓋
を閉める。次に、Ｎ2 バブリング、真空引きにより脱気
を行う。その後、Ｈ2 Ｓ，ＣＯ2 等の腐食性ガスを所定
の圧力まで封入し、原液中に溶解させる。更に、ヒータ
ーにて、所定の温度まで加熱し、その後、腐食環境部で
あるオートクレーブ槽１１の内部と外部とを連結するプ
ルロッド６と、荷重を計測するロードセル４とを介し
て、駆動モーター２により、試験片１０に動的な引張力
を付加し、試験片１０の伸びを伸び計５により計測す
る。この計測は、腐食環境中の試験片１０の伸びを直接
計測することが困難なため、プルロッド６と、槽内の試
験片支持金物８に充分な剛性を与えることにより、試験
片１０の伸びをプルロッド６の変位と見做して、プルロ
ッド６の変位を計測することにより行う。
【０００５】一般に、ＳＳＲＴ試験機における引張速度
（歪速度）の制御では、駆動用モータとしてパルスモー
ターを使用し、目標引張速度に相当する回転数で、パル
モスモーターを一定回転制御する。この制御方法では、
試験機の剛性が有限であることより、試験片の弾性域と
塑性域とで実際の引張速度が急激に変化し、目標とする
引張速度に対する精度は極めて低い。これを図３にて説
明する。図３は高合金材料の試験における伸びと時間及
び荷重と時間の関係を概念的に示したものである。同図
に示す如く、全体の伸びから試験機の伸びを差し引いた
ものが試験片の伸びであり、この伸びから求まる試験片
の実際の引張速度Ｖｅと、目標とする引張速度Ｖｏとの
間には、式１の関係が成立する。
（歪速度）の制御では、駆動用モータとしてパルスモー
ターを使用し、目標引張速度に相当する回転数で、パル
モスモーターを一定回転制御する。この制御方法では、
試験機の剛性が有限であることより、試験片の弾性域と
塑性域とで実際の引張速度が急激に変化し、目標とする
引張速度に対する精度は極めて低い。これを図３にて説
明する。図３は高合金材料の試験における伸びと時間及
び荷重と時間の関係を概念的に示したものである。同図
に示す如く、全体の伸びから試験機の伸びを差し引いた
ものが試験片の伸びであり、この伸びから求まる試験片
の実際の引張速度Ｖｅと、目標とする引張速度Ｖｏとの
間には、式１の関係が成立する。
【０００６】
【式１】
【０００７】式１より、試験片の弾性域における実際の
引張速度Ｖｅは、目標引張速度Ｖｏより小さくなり、試
験片の塑性域における実際の引張速度Ｖｐについては、
高合金材料の場合、ΔＦ／ΔＥｌが負の値となることよ
り、逆に目標引張速度Ｖｏより大きくなる。この様子を
２５％Ｃｒ、５０％Ｎｉ合金材について検証した結果を
図４に示す。この結果では、引張速度精度は目標引張速
度6.１μｍ／ｍｉｎに対し、弾性域では−４０％、塑性
域では＋８％と極めて悪い。最近は、高合金油井管等の
ＳＳＲＴ試験機に要求される引張速度精度は、厳しいも
のでは±２％程度になっており、上記の一定回転制御方
法では到底満足できない。そのため、引張速度精度を高
める対策が必要になる。
引張速度Ｖｅは、目標引張速度Ｖｏより小さくなり、試
験片の塑性域における実際の引張速度Ｖｐについては、
高合金材料の場合、ΔＦ／ΔＥｌが負の値となることよ
り、逆に目標引張速度Ｖｏより大きくなる。この様子を
２５％Ｃｒ、５０％Ｎｉ合金材について検証した結果を
図４に示す。この結果では、引張速度精度は目標引張速
度6.１μｍ／ｍｉｎに対し、弾性域では−４０％、塑性
域では＋８％と極めて悪い。最近は、高合金油井管等の
ＳＳＲＴ試験機に要求される引張速度精度は、厳しいも
のでは±２％程度になっており、上記の一定回転制御方
法では到底満足できない。そのため、引張速度精度を高
める対策が必要になる。
【０００８】ＳＳＲＴ試験機における引張速度精度を高
める方法としては、図４の検証からも明らかなように、
試験機の剛性アップが有効であり、広く採用されてい
る。また、試験機の伸び計にて計測される試験片の実際
の伸びと、引張速度×時間により求まる目標の伸びとの
偏差を解消するべく、駆動モーターの回転数をフィード
バック制御する方法（以下、偏差補正制御という）も周
知である。しかし、いずれも次のような問題がある。
める方法としては、図４の検証からも明らかなように、
試験機の剛性アップが有効であり、広く採用されてい
る。また、試験機の伸び計にて計測される試験片の実際
の伸びと、引張速度×時間により求まる目標の伸びとの
偏差を解消するべく、駆動モーターの回転数をフィード
バック制御する方法（以下、偏差補正制御という）も周
知である。しかし、いずれも次のような問題がある。
【０００９】試験機の剛性アップについては、図２に示
す如く、試験機剛性の構成要素を本体フレームＡ、駆動
系Ｂ、ロードセル及び同接続金具系Ｃに分けることがで
きる。このうち、本体フレームＡと駆動系Ｂは容易に剛
性をアップすることが可能であるが、ロードセルは剛性
をアップすることにより、容量が増し、測定精度が低下
するため、大幅な剛性アップは行えない。図４を測定し
た試験機の剛性をアップした試験機での試験結果を図５
に示す。ロードセル剛性については、２Ｔロードセル
（測定精度±６ｋｇｆ）から５Ｔロードセル（測定精度
±１０ｋｇｆ）への小変更に止めた。この改良では、目
標引張速度6.１μｍ／ｍｉｎに対し、弾性域の引張速度
精度は−２２〜２５％、塑性域の引張速度精度は＋2.５
〜3.５％であり、大幅な精度の向上はなされていない。
す如く、試験機剛性の構成要素を本体フレームＡ、駆動
系Ｂ、ロードセル及び同接続金具系Ｃに分けることがで
きる。このうち、本体フレームＡと駆動系Ｂは容易に剛
性をアップすることが可能であるが、ロードセルは剛性
をアップすることにより、容量が増し、測定精度が低下
するため、大幅な剛性アップは行えない。図４を測定し
た試験機の剛性をアップした試験機での試験結果を図５
に示す。ロードセル剛性については、２Ｔロードセル
（測定精度±６ｋｇｆ）から５Ｔロードセル（測定精度
±１０ｋｇｆ）への小変更に止めた。この改良では、目
標引張速度6.１μｍ／ｍｉｎに対し、弾性域の引張速度
精度は−２２〜２５％、塑性域の引張速度精度は＋2.５
〜3.５％であり、大幅な精度の向上はなされていない。
【００１０】一方、偏差補正制御については、剛性アッ
プ後の試験機を使用して本制御方法により試験を行った
結果を図６に示す。目標引張速度6.１μｍ／ｍｉｎに対
し、弾性域の引張速度精度は−0.２％、塑性域は＋0.１
％以下であり、一応充分な引張速度精度が得られてい
る。ところが、図中に示した駆動モーター制御時間毎の
駆動部における引張制御速度データから分かるように、
式２に示す制御速度の変化率が大きく、ｍａｘ８０％程
度にも達している。この駆動部における制御速度の変化
は、そのまま試験片の引張速度の変化であるために、金
属材料の耐ＳＣＣ性等の正確な評価を著しく阻害するこ
とになる。
プ後の試験機を使用して本制御方法により試験を行った
結果を図６に示す。目標引張速度6.１μｍ／ｍｉｎに対
し、弾性域の引張速度精度は−0.２％、塑性域は＋0.１
％以下であり、一応充分な引張速度精度が得られてい
る。ところが、図中に示した駆動モーター制御時間毎の
駆動部における引張制御速度データから分かるように、
式２に示す制御速度の変化率が大きく、ｍａｘ８０％程
度にも達している。この駆動部における制御速度の変化
は、そのまま試験片の引張速度の変化であるために、金
属材料の耐ＳＣＣ性等の正確な評価を著しく阻害するこ
とになる。
【００１１】
【式２】
【００１２】本発明の目的は、試験片に対する引張速度
精度を高め、しかも、制御速度の時々刻々の変化率を小
さく抑えて、常時一定の目標歪みを試験片に付与できる
ようにしたＳＳＲＴ試験機の歪速度制御方法を提供する
ことにある。
精度を高め、しかも、制御速度の時々刻々の変化率を小
さく抑えて、常時一定の目標歪みを試験片に付与できる
ようにしたＳＳＲＴ試験機の歪速度制御方法を提供する
ことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の歪速度制御方法
は、腐食環境中に配した試験片に一定の低歪速度を付与
して試験片の耐食性を短時間に評価するＳＳＲＴ試験機
において、試験機の予め求めた剛性と、試験機の荷重計
及び伸び計の各値より得られる試験片の単位伸び当りの
荷重増加率とに基づいて剛性補正された引張制御速度
を、試験初期より一定ピッチで継続演算すると共に、試
験初期より前記一定ピッチのｎ倍のピッチで試験片の目
標伸び量に対する実測伸び偏差量を算出し、算出した偏
差量を１／ｎに分割した偏差量による補正を、算出時よ
り後の一定ピッチ毎に演算される引張制御速度にそれぞ
れ重畳して行うことを特徴としてなる。
は、腐食環境中に配した試験片に一定の低歪速度を付与
して試験片の耐食性を短時間に評価するＳＳＲＴ試験機
において、試験機の予め求めた剛性と、試験機の荷重計
及び伸び計の各値より得られる試験片の単位伸び当りの
荷重増加率とに基づいて剛性補正された引張制御速度
を、試験初期より一定ピッチで継続演算すると共に、試
験初期より前記一定ピッチのｎ倍のピッチで試験片の目
標伸び量に対する実測伸び偏差量を算出し、算出した偏
差量を１／ｎに分割した偏差量による補正を、算出時よ
り後の一定ピッチ毎に演算される引張制御速度にそれぞ
れ重畳して行うことを特徴としてなる。
【００１４】
【作用】本発明の歪速度制御方法では、図９に示すよう
に、試験片の剛性変化を考慮して剛性補正した引張制御
速度を一定ピッチで演算する。また、これとは別に前記
一定ピッチのｎ倍のピッチで試験片の伸びの目標値に対
する偏差量を算出する。そして、算出された試験片の伸
び偏差量を１／ｎに分割し、分割された伸び偏差量に基
づく補正を、前記一定ピッチで演算される剛性補正済の
引張制御速度に加える。引張速度制御は、剛性補正に偏
差補正が重畳された形で、一定ピッチ、すなわち偏差量
算出ピッチの１／ｎピッチで行われる。詳細は以下の通
りである。
に、試験片の剛性変化を考慮して剛性補正した引張制御
速度を一定ピッチで演算する。また、これとは別に前記
一定ピッチのｎ倍のピッチで試験片の伸びの目標値に対
する偏差量を算出する。そして、算出された試験片の伸
び偏差量を１／ｎに分割し、分割された伸び偏差量に基
づく補正を、前記一定ピッチで演算される剛性補正済の
引張制御速度に加える。引張速度制御は、剛性補正に偏
差補正が重畳された形で、一定ピッチ、すなわち偏差量
算出ピッチの１／ｎピッチで行われる。詳細は以下の通
りである。
【００１５】目標引張速度と実際の引張速度との関係を
示す式１より、試験片を目標引張速度にて引張るために
は、駆動部における引張制御速度を式３に管理する必要
がある。ここで、試験機剛性は測定可能な定数である。
一方、ΔＦ／ΔＥｌは、言わば試験片剛性であり、時々
刻々に変化し、伸び計、荷重計（ロードセル）の検出値
より得られる。従来の速度制御法において制御速度精度
の低い原因の一つは、この時々刻々に変化するΔＦ／Δ
Ｅｌが考慮されていないためと考えられる。そこで、Δ
Ｆ／ΔＥｌを考慮した制御法（以下、剛性補正制御とい
う）を実施した。その結果を図７に示す。試験機は、剛
性アップのものを使用した。この制御法によれば、目標
引張速度6.１μｍ／ｍｉｎに対し、試験片の弾性域にお
ける引張速度精度は−５％、塑性域における引張速度精
度は±0.１％以下と大幅に改善されるが、それでも充分
な精度とは言い難い。これは組立品である試験機の剛性
の測定精度、負荷荷重の大小、負荷状況の変化（荷重増
加時と除荷時）などにより、実際の試験機剛性が変化す
ることに起因するためと思われる。
示す式１より、試験片を目標引張速度にて引張るために
は、駆動部における引張制御速度を式３に管理する必要
がある。ここで、試験機剛性は測定可能な定数である。
一方、ΔＦ／ΔＥｌは、言わば試験片剛性であり、時々
刻々に変化し、伸び計、荷重計（ロードセル）の検出値
より得られる。従来の速度制御法において制御速度精度
の低い原因の一つは、この時々刻々に変化するΔＦ／Δ
Ｅｌが考慮されていないためと考えられる。そこで、Δ
Ｆ／ΔＥｌを考慮した制御法（以下、剛性補正制御とい
う）を実施した。その結果を図７に示す。試験機は、剛
性アップのものを使用した。この制御法によれば、目標
引張速度6.１μｍ／ｍｉｎに対し、試験片の弾性域にお
ける引張速度精度は−５％、塑性域における引張速度精
度は±0.１％以下と大幅に改善されるが、それでも充分
な精度とは言い難い。これは組立品である試験機の剛性
の測定精度、負荷荷重の大小、負荷状況の変化（荷重増
加時と除荷時）などにより、実際の試験機剛性が変化す
ることに起因するためと思われる。
【００１６】
【式３】
【００１７】そこで、この剛性補正制御に、フィードバ
ック機能としての前記偏差補正制御を組み合わせる。た
だし、剛性補正制御は、例えば１分毎に実施し、偏差補
正は、ある程度の偏差が発生する例えば５分間に実施す
る。ここで、５分間に蓄積された偏差を次の１分間で短
時間に補正すると、従来の偏差制御で問題となった如
く、引張制御速度の変化が大きくなる。そのため、５分
間の偏差を次の５分間にて１分毎に１／５ずつ補正する
ようにする。これにより、試験片に対する引張速度精度
が向上し、しかも、制御速度の時々刻々の変化率が小さ
く抑えられて、常時一定の目標歪みが付与できるように
なる。剛性補正制御と偏差補正制御との制御ピッチを変
えることが有効な理由は次のように考えられる。
ック機能としての前記偏差補正制御を組み合わせる。た
だし、剛性補正制御は、例えば１分毎に実施し、偏差補
正は、ある程度の偏差が発生する例えば５分間に実施す
る。ここで、５分間に蓄積された偏差を次の１分間で短
時間に補正すると、従来の偏差制御で問題となった如
く、引張制御速度の変化が大きくなる。そのため、５分
間の偏差を次の５分間にて１分毎に１／５ずつ補正する
ようにする。これにより、試験片に対する引張速度精度
が向上し、しかも、制御速度の時々刻々の変化率が小さ
く抑えられて、常時一定の目標歪みが付与できるように
なる。剛性補正制御と偏差補正制御との制御ピッチを変
えることが有効な理由は次のように考えられる。
【００１８】ＳＳＲＴ試験機のようにμｍ単位の高精度
の引張試験においては、試験中のある瞬間においては、
試験片の状態及び駆動系の状態（減速機のギヤーのかみ
合い、プルロッド部シール用Ｏリングのフリクション
他）により、試験片の伸び量が極端に大きいもしくは小
さい場合がある。これに１分間毎の偏差補正制御を適用
すると、図６のデータに示すように、引張速度の変化が
大であり、また荷重の変化も大となる。このよな引張速
度及び荷重の急激な変化は、本試験が応力腐食割れ（Ｓ
ＣＣ）等を評価する試験であることより避けなければな
らない。５分間の偏差を次の５分間にて１分毎に１／５
ずつ補正するようなステップ制御を採用したのは、この
急激な変化を回避する為であり、また、このステップ制
御が適用できるのは、剛性補正（１分毎）の採用によ
り、５分間程度で発生する偏差が小さく制御されるから
である。ちなみに、剛性補正と偏差補正とを同じ１分ピ
ッチで制御した場合、瞬間における試験片、試験機の状
態に起因する急激な引張速度及び荷重の変化に対して
は、本制御法が、偏差補正を１分毎にの如き小刻みに実
施している限り、従来法における１分間毎の偏差補正と
同様に、引張速度変化率の増大を避け得ない。
の引張試験においては、試験中のある瞬間においては、
試験片の状態及び駆動系の状態（減速機のギヤーのかみ
合い、プルロッド部シール用Ｏリングのフリクション
他）により、試験片の伸び量が極端に大きいもしくは小
さい場合がある。これに１分間毎の偏差補正制御を適用
すると、図６のデータに示すように、引張速度の変化が
大であり、また荷重の変化も大となる。このよな引張速
度及び荷重の急激な変化は、本試験が応力腐食割れ（Ｓ
ＣＣ）等を評価する試験であることより避けなければな
らない。５分間の偏差を次の５分間にて１分毎に１／５
ずつ補正するようなステップ制御を採用したのは、この
急激な変化を回避する為であり、また、このステップ制
御が適用できるのは、剛性補正（１分毎）の採用によ
り、５分間程度で発生する偏差が小さく制御されるから
である。ちなみに、剛性補正と偏差補正とを同じ１分ピ
ッチで制御した場合、瞬間における試験片、試験機の状
態に起因する急激な引張速度及び荷重の変化に対して
は、本制御法が、偏差補正を１分毎にの如き小刻みに実
施している限り、従来法における１分間毎の偏差補正と
同様に、引張速度変化率の増大を避け得ない。
【００１９】なお、この制御時間ピッチは、引張速度の
大小、剛性補正制御後に発生する偏差の大小、伸び計の
計測下限値及び精度等によって適宜決定されるものであ
る。
大小、剛性補正制御後に発生する偏差の大小、伸び計の
計測下限値及び精度等によって適宜決定されるものであ
る。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の実施例を図１０を参照して説
明する。
明する。
【００２１】試験機の伸び計データから試験片の伸び
を、また荷重計（ロードセル）のデータから試験片の荷
重を各々検出し、これをＣＰＵに伝送する。これらの情
報を基に、ＣＵＰでは、駆動モーター制御時間毎の伸び
及び荷重増加分より、時々刻々に変化する試験片のΔＦ
／ΔＥｌ値を演算し、これと事前に計測されている試験
機剛性値（定数）とを用いて、式４により、剛性補正さ
れた制御速度Ｖｓ′を演算する。
を、また荷重計（ロードセル）のデータから試験片の荷
重を各々検出し、これをＣＰＵに伝送する。これらの情
報を基に、ＣＵＰでは、駆動モーター制御時間毎の伸び
及び荷重増加分より、時々刻々に変化する試験片のΔＦ
／ΔＥｌ値を演算し、これと事前に計測されている試験
機剛性値（定数）とを用いて、式４により、剛性補正さ
れた制御速度Ｖｓ′を演算する。
【００２２】
【式４】
【００２３】更に、上記サンプリング時間（駆動モータ
ー制御時間）より長い時間（倍数時間）毎に、実際の伸
びと目標伸び（目標引張速度×試験経過時間）との偏差
を算出し、式５により駆動部における制御速度Ｖｓを演
算する。そして、これに相当する回転数の指示を、駆動
モーターであるサーボモーター、パルスモーター等へ伝
送する。
ー制御時間）より長い時間（倍数時間）毎に、実際の伸
びと目標伸び（目標引張速度×試験経過時間）との偏差
を算出し、式５により駆動部における制御速度Ｖｓを演
算する。そして、これに相当する回転数の指示を、駆動
モーターであるサーボモーター、パルスモーター等へ伝
送する。
【００２４】
【式５】
【００２５】このようにして歪速度制御を実施した結果
を図８に示す。同図には、駆動モーター制御時間毎の駆
動部引張制御速度の１分毎のデータも示す。試験条件は
２５％Ｃｒ５０％Ｎｉ鋼、試験片3.８１φｍｍ×２5.４
ｍｍＧＬ(gange length)、目標引張速度6.１μｍ／ｍｉ
ｎ（歪速度４×１０-6／ｓｅｃ）であり、試験機は図
５，６，７の測定に用いた剛性アップ後のものとした。
この試験機の剛性を、図４の測定に用いた剛性アップ前
のものと比較して表１に示す。なお、図４，５，６，７
は上記試験条件での駆動部一定回転制御（剛性アップ
前）、同（剛性アップ後）、偏差補正制御（剛性アップ
後）、剛性補正制御（剛性アップ後）における結果を各
々示したものである。これらの試験結果をまとめて表２
および表３に示す。図４〜８および表２，３から明らか
なように、本発明の制御方法によれば、試験片の弾性域
及び塑性域の両方において、引張速度精度±0.２％と非
常に高精度が得られた。また、制御速度の変化率も小さ
く抑えられた（ｍａｘ５％）。駆動用モーターとして
は、ＤＣサーボモータを使用した。
を図８に示す。同図には、駆動モーター制御時間毎の駆
動部引張制御速度の１分毎のデータも示す。試験条件は
２５％Ｃｒ５０％Ｎｉ鋼、試験片3.８１φｍｍ×２5.４
ｍｍＧＬ(gange length)、目標引張速度6.１μｍ／ｍｉ
ｎ（歪速度４×１０-6／ｓｅｃ）であり、試験機は図
５，６，７の測定に用いた剛性アップ後のものとした。
この試験機の剛性を、図４の測定に用いた剛性アップ前
のものと比較して表１に示す。なお、図４，５，６，７
は上記試験条件での駆動部一定回転制御（剛性アップ
前）、同（剛性アップ後）、偏差補正制御（剛性アップ
後）、剛性補正制御（剛性アップ後）における結果を各
々示したものである。これらの試験結果をまとめて表２
および表３に示す。図４〜８および表２，３から明らか
なように、本発明の制御方法によれば、試験片の弾性域
及び塑性域の両方において、引張速度精度±0.２％と非
常に高精度が得られた。また、制御速度の変化率も小さ
く抑えられた（ｍａｘ５％）。駆動用モーターとして
は、ＤＣサーボモータを使用した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【発明の効果】本発明のＳＳＲＴ試験機の歪速度制御方
法によれば、試験片の弾性変形領域、塑性変形領域を問
わず、引張速度（歪速度）が高精度に制御される。しか
も、時々刻々の引張速度の変化率の小さいなめらかな引
張速度制御特性が得られるので、試験片に常時所定の目
標歪みが付与される。従って、高精度のＳＳＲＴ試験が
可能となり、金属材料の正確なＳＣＣ，ＨＥ等の耐食性
評価が可能となる。
法によれば、試験片の弾性変形領域、塑性変形領域を問
わず、引張速度（歪速度）が高精度に制御される。しか
も、時々刻々の引張速度の変化率の小さいなめらかな引
張速度制御特性が得られるので、試験片に常時所定の目
標歪みが付与される。従って、高精度のＳＳＲＴ試験が
可能となり、金属材料の正確なＳＣＣ，ＨＥ等の耐食性
評価が可能となる。
【図１】高合金材のＳＣＣ感受性と歪速度との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図２】ＳＳＲＴ試験機の概要を示す模式図である。
【図３】ＳＳＲＴ試験機による試験での試験片の伸びと
荷重の径時変化を模式的に示すグラフである。
荷重の径時変化を模式的に示すグラフである。
【図４】ＳＳＲＴ試験機の引張速度精度を補正なし、剛
性アップなしの場合について示すグラフである。
性アップなしの場合について示すグラフである。
【図５】ＳＳＲＴ試験機の引張速度精度を補正なし、剛
性アップありの場合について示すグラフである。
性アップありの場合について示すグラフである。
【図６】ＳＳＲＴ試験機の引張速度精度を偏差補正制御
実施の場合について示すグラフである。
実施の場合について示すグラフである。
【図７】ＳＳＲＴ試験機の引張速度精度を剛性補正制御
実施の場合について示すグラフである。
実施の場合について示すグラフである。
【図８】ＳＳＲＴ試験機の引張速度精度を本発明法実施
の場合について示すグラフである。
の場合について示すグラフである。
【図９】本発明法における制御手順の説明図である。
【図１０】本発明法を実施するための制御系の説明図で
ある。
ある。
１ 本体フレーム ２ 駆動モーター ４ ロードセル １０ 試験片 １１ オートクレーブ槽
Claims (1)
- 【請求項１】 腐食環境中に配した試験片に一定の低歪
速度を付与して試験片の耐食性を短時間に評価するＳＳ
ＲＴ試験機において、試験機の予め求めた剛性と、試験
機の荷重計及び伸び計の各値より得られる試験片の単位
伸び当りの荷重増加率とに基づいて剛性補正された引張
制御速度を、試験初期より一定ピッチで継続演算すると
共に、試験初期より前記一定ピッチのｎ倍のピッチで試
験片の目標伸び量に対する実測伸び偏差量を算出し、算
出した偏差量を１／ｎに分割した偏差量による補正を、
算出時より後の一定ピッチ毎に演算される引張制御速度
にそれぞれ重畳して引張速度制御を行うことを特徴とす
るＳＳＲＴ試験機の歪速度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061191A JPH05232002A (ja) | 1991-03-01 | 1991-03-01 | Ｓｓｒｔ試験機の歪速度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061191A JPH05232002A (ja) | 1991-03-01 | 1991-03-01 | Ｓｓｒｔ試験機の歪速度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05232002A true JPH05232002A (ja) | 1993-09-07 |
Family
ID=13164033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3061191A Pending JPH05232002A (ja) | 1991-03-01 | 1991-03-01 | Ｓｓｒｔ試験機の歪速度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05232002A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111386455A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-07-07 | 株式会社岛津制作所 | 材料试验机 |
-
1991
- 1991-03-01 JP JP3061191A patent/JPH05232002A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111386455A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-07-07 | 株式会社岛津制作所 | 材料试验机 |
| US11740165B2 (en) | 2018-10-29 | 2023-08-29 | Shimadzu Corporation | Material testing machine |
| CN111386455B (zh) * | 2018-10-29 | 2024-03-26 | 株式会社岛津制作所 | 材料试验机 |
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