增强应变裂纹实验(定量评价焊接冷裂纹敏感性)

2017-6-22 8:56:52      点击:

20世纪70年代,美国伦斯勒理工学院的Savage等开发出增强应变裂纹试验装置。该试验装置设计成在实验室尺度的试样中诱导出氢致裂纹,并在试样上直接观察裂纹的启裂和扩展。试样的制作是通过在钢板上进行单道焊堆敷完成的。焊接完成后,立即把焊接试板放入冰水中,为了减少氢的扩散以及把扩散氢逸出试样的数量损失降到最低,需要再把试板转入到盛有干冰和酒精的试样槽中。把试样放入增强应变裂纹试验装置中,在进行加载前,试样的表面要制备成金相用表面。

 

       该加载仪器可以提供恒应力或恒应变。加载在试件上的恒应力是通过四点弯曲装置来实现的。施加恒塑性应变,是通过在试验过程中使用一个圆形的底模顶块顶住试验焊件来完成的。恒应变(ε)的近似值可以通过ε=t/2R)关系式进行计算,式中t为试样的厚度,R为底模顶块的曲面半径。施加在试样外侧表面的恒应变大小的改变,可以通过使用具有合适曲面半径的底模顶块,或者改变试验用试样的厚度来实现。

       将一台光学金相显微镜添加到试验装置中,可用来观察裂纹的启裂和扩展。为了直接观察氢气泡的逸出过程,可在抛光的试样表面上涂一层甘油油膜。通过直接观察就可测量表面裂纹处的氢气泡逸出速率,并且可以得到在施加不同应力时氢的逸出速率与加载时间的关系,如图5.30所示。已发现,随着施加应力的增大,氢扩散到裂纹尖端正前方的三向应力集中区的扩散速率就增加,这就意味着氢扩散是在应力诱导下完成的。这些观察结果提供了强有力的证据,支持了Troiano的分离理论。也尝试采用了一些其他方法,如采用声发射技术来监测裂纹的启裂和扩展,但这些尝试大多数都没有成功。