ICS77.040.10 H22 中华人民共和国国家标准 GB/T29459.1—2012 在 役承压设备金属材料小冲杆试验方法 第1部分:总则 Smallpunchtestmethodsofmetallicmaterialsforin-servicepressure equipments—Part1:Generalrequirements 2012-12-31发布 2013-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 GB/T29459《在役承压设备金属材料小冲杆试验方法》分为以下两个部分: ———第1部分:总则; ———第2部分:室温下拉伸性能的试验方法。 本部分为GB/T29459的第1部分。 本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本部分主要参考了CWA15627《金属材料小冲杆试验方法》的有关技术内容,并结合国内的实际情 况和研究成果制定。 本部分由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归口。 本部分起草单位:中国特种设备检测研究院、华东理工大学、南京工业大学、江苏省特种设备安全监 督检验研究院。 本部分主要起草人:徐彤、孙亮、贾国栋、关凯书、王志文、凌祥、袁彪、钱公、张显、李立群、丁克勤。 ⅠGB/T29459.1—2012 引 言 如何检测在役承压设备长期高温服役,或经中子辐照后的材料退化状况一直是在役检验中的热点 问题。传统的无损检测只能探测材料缺陷和设备剩余壁厚,表面金相只能了解材料组织的变化,都不能 真正了解与评价在役承压结构的材料的力学性能、断裂性能或蠕变性能的状况。而传统常规试验方法 虽然能够进行材料各种性能的测试,但会对原设备结构造成明显的损伤和破坏。 小冲杆试验(SmallPunchTest,SPT)技术是20世纪80年代初提出并迅速发展起来的一种既具有 微损取样优点又能确定材料力学性能的试验方法。 本标准的目的是统一小冲杆试验中对试样、试验装置和试验过程等的技术要求,使得在无法运用传 统常规的测试手段获得材料力学性能时,可利用小冲杆测试技术得到材料力学性能的可靠数据。 ⅡGB/T29459.1—2012 在役承压设备金属材料小冲杆试验方法 第1部分:总则 1 范围 GB/T29459的本部分规定了在役承压设备金属材料小冲杆试验方法的通用要求。 本部分适用于承压设备金属材料。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T16825.1—2008 静力单轴试验机的检验 第1部分:拉力和(或)压力试验机测力系统的检 验与校准 3 术语、定义和符号 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 小冲杆试验 smallpunchtest SPT 一种以微型片状试样为试验对象的力学性能试验方法,该方法通过固定片状试样边缘,以机械加载 方式利用冲杆顶端的球形冲头对试样中心处进行加载,通过试验数据关联确定材料的力学性能。试验 装置示意图见图1。 3.1.2 载荷 load F 冲杆对试样施加的机械力。 3.1.3 位移 displacement u 冲杆的位移值,并以此代替试样的挠度值。 3.1.4 载荷-位移曲线 loadversusdisplacementcurve 在小冲杆试验过程中所形成的载荷与位移的关系曲线(见图2)。 3.1.5 小冲杆试验能量值 energyofsmallpunchtest Esp 小冲杆试验中试样变形所吸收的能量值,即载荷位移曲线所覆盖的面积: 1GB/T29459.1—2012 Esp=∫uf 0F(u)du …………………………(1) 3.1.6 最大载荷 maximumload Fmax 载荷位移曲线上所记录的载荷最大值(见图2)。 3.1.7 完全断裂载荷 fractureload Ff 试样破坏时所记录的载荷。若未记录到该破坏载荷,则以下降至最大载荷的80%时的载荷作为完 全断裂载荷。 单位为毫米 a) 整体式 b) 分体式 说明: 1———整体式冲杆; 2———试样; 3———上夹具; 4———下夹具; 5———分体式冲杆; 6———分体式冲头。 图1 小冲杆试验装置示意图 图2 典型小冲杆试验的载荷-位移曲线 2GB/T29459.1—2012 3.1.8 断裂位移 fracturedisplacement uf 载荷位移曲线上对应于完全断裂载荷的冲杆位移。 3.1.9 试片 sample 从设备上取下的薄片状材料。 3.1.10 试样 specimen 满足小冲杆试验要求的片状材料。 3.2 符号 d1———试样直径,单位为毫米(mm); d2———下夹具孔径,单位为毫米(mm); E———弹性模量,单位为兆帕(MPa); F———载荷,单位为牛顿(N); h———试样厚度,单位为毫米(mm); r———冲头或钢珠的半径,单位为毫米(mm); T———试验温度,单位为摄氏度(℃); t———试验时间,单位为秒(s); u———冲杆位移,单位为毫米(mm); V———试验速度(冲杆下压的移动速度),单位为毫米每秒(mm/s)。 4 试样 4.1 取样 4.1.1 一般要求 取样时应防止过热和加工硬化等影响试样的力学性能。试样中不得含有任何裂纹和其他宏观缺 陷,保证所切取试片具有完整性。 4.1.2 取样位置 切取试片应避开腐蚀层(见图3)。 图3 切取试片的位置 3GB/T29459.1—2012 4.1.3 取样方向 试片应从平行于设备表面方向进行取样。 4.2 试样加工 4.2.1 小冲杆试验所用试样应为片状试样。试样尺寸为:直径d1=10mm;厚度h=0.5+0.01 -0.01mm。 4.2.2 试样表面粗糙度Ra≤0.4μm,平行度≤0.01mm的试样。 5 试验装置 5.1 总则 试验装置通常包含夹具、加载系统以及载荷和位移测试系统等。试验装置的精度等级应达到 GB/T16825.1—2008中表2所规定的0.5级的要求。 5.2 夹具 5.2.1 夹具的表面应光滑整洁,无氧化层、腐蚀物等。应能使试样表面夹紧力均匀。 5.2.2 下夹具的孔径为d2=4mm。 5.2.3 下夹具孔径的倒角为(0.2~0.5)mm×45°。 5.2.4 上、下夹具孔的垂直度不大于0.02mm。上、下夹具孔的中心线偏离不超过0.025mm。 5.2.5 试样单位面积上的压紧力应达到15MPa。 5.3 冲头、钢珠 5.3.1 冲头为直径2.5mm的球状。 5.3.2 冲头硬度不低于55HRC。 5.4 加载系统 分辨力应取最大试验力的±1/300000或±0.2N中的小值。 5.5 载荷测试系统 测得的载荷值误差应不能超出实际载荷值的±0.5%。 5.6 位移测试系统 测得的位移值误差应控制在试样厚度的±0.01%内。 6 试验报告 试验报告一般应包括(但不限于)下列内容: a) 本标准号; b) 所采用的力学性能计算方法; c) 试样信息:标识、原始尺寸、取样方向和位置、表面处理方式; d) 材料名称、牌号、最终热处理状态、焊接状态等; e) 试验条件:试验温度、试验环境、载荷大小、加载速度; 4GB/T29459.1—2012 f) 试验设备:加载设备、加载控制的方式; g) 测试结果:试验持续的时间、变形/挠度曲线、最终尺寸; h) 断裂、失效、或主要变形的位置; i) 试验中发现的任何异常。 5GB/T29459.1—2012