Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 6

CHÚ DẪN:

D Đường kính ngoài của chai chứa khí.

t Chiều dày thành thực tế của chai chứa khí.

z Hệ số hiệu chỉnh.

Hình A.6 - Hệ số hiệu chỉnh, z

Điều chủ yếu là các đai ốc và trục nhỏ có ren phải được cách điện đối với các vòng mẫu thử và được bảo vệ chống ăn mòn do dung dịch muối gây ra. Nhúng chìm hoàn toàn sáu vòng mẫu thử trong dung dịch nước muối trong thời gian 10 min. Sau đó lấy các vòng mẫu thử ra khỏi dung dịch và phơi chúng ngoài không khí trong thời gian 50 min.

Lặp lại chu trình này trong 30 ngày hoặc tới khi một vòng bị gẫy, nứt, chọn trường hợp xảy ra trước.

Kiểm tra các vết nứt của các mẫu thử bằng mắt.

A.2.5. Giải thích kết quả

Hợp kim được xem là chấp nhận được cho chế tạo các chai chứa khí nếu không có vòng mẫu thử nào chịu tác dụng của ứng suất có bất cứ vết nứt nào có thể nhìn thấy được bằng mắt thường hoặc nhìn thấy được ở độ phóng đại thấp (x 10 đến x 30) lúc kết thúc thời gian thử nghiệm 30 ngày.

A.2.6. Kiểm tra kim tương

A.2.6.1. Trong trường hợp có nghi ngờ về sự hiện diện của các vết nứt (ví dụ, nếu có sự hiện diện của một đường ăn mòn lỗ chỗ) thì có thể loại bỏ nghi ngờ bằng kiểm tra kim tương bổ sung cho một mặt cắt được lấy vuông góc với đường tâm của vòng mẫu thử trong vùng có nghi ngờ. Thực hiện việc so sánh hình dạng (giữa hoặc xuyên tinh thể) và độ sâu của đường ăn mòn trên các mặt của vòng mẫu thử chịu kéo và chịu nén.

A.2.6.2. Hợp kim phải được xem là chấp nhận được nếu ăn mòn trên cả hai mặt của vòng mẫu thử là như nhau:

Tuy nhiên, nếu mặt chịu kéo của vòng mẫu thử lộ ra các vết nứt xuyên tinh thể sâu hơn các vết nứt trên mặt chịu nén thì vòng mẫu thử phải được xem là không đạt yêu cầu của thử nghiệm.

A.2.7. Báo cáo thử

Báo cáo thử phải bao gồm ít nhất các thông tin sau:

a) Tên của hợp kim và/hoặc số hiệu tiêu chuẩn của hợp kim;

b) Các giới hạn của thành phần hợp kim;

c) Các kết quả phân tích thực của mẻ nấu hợp kim dùng để chế tạo chai chứa khí;

d) Các tính chất cơ học thực của hợp kim cùng với các yêu cầu tối thiểu đối với tính chất cơ học;

e) Kết quả thử.

PHỤ LỤC B

(Quy định)

Phương pháp thử để xác định sức bền chống nứt khi chịu tải của các chai chứa khí bằng hợp kim nhôm

B.1. Nguyên lý

Một mẫu thử có vết nứt mỏi trước được chất tải bằng phương pháp tải trọng không đổi hoặc chuyển vị không đổi tới một hệ số cường độ ứng suất K_IAPP bằng một giá trị quy định. Mẫu thử được giữ ở điều kiện chịu tải trong một thời gian quy định và ở một nhiệt độ quy định. Sau khoảng thời gian thử này, kiểm tra mẫu thử để đánh giá xem vết nứt mỏi ban đầu có phát triển hay không.

Nếu mẫu thử có lượng phát triển vết nứt nhỏ hơn hoặc bằng một lượng phát triển vết nứt quy định thì vật liệu được xem là thích hợp cho chế tạo các chai chứa khí đối với yêu cầu về sức bền chống nứt khi chịu tải.

B.2. Quy định chung

Phương pháp này bao hàm việc xác định sức bền chống nứt khi chịu tải đối với các chai chứa khí bằng hợp kim nhôm.

Sau khi cấp chứng chỉ ban đầu đối với sức bền chống nứt khi chịu tải, quy trình này chỉ được lặp lại nếu áp dụng bất cứ điều kiện nào trong các điều kiện a), b), c) hoặc d) được liệt kê trong 9.1.

Phải tiến hành thử nghiệm khi sử dụng các yêu cầu đang được áp dụng của ISO 7539-6 và các yêu cầu bổ sung được quy định trong tiêu chuẩn này. Không cần thiết phải thỏa thuận các yêu cầu được cho trong ISO 7539-6:2011 về môi trường ăn mòn.

Các chai chứa khí có chiều dày danh nghĩa của thành cổ chai và vai chai ≤ 7 mm được miễn trừ đối với thử nghiệm vết nứt khi chịu tải. Cơ quan kiểm tra phải bảo đảm rằng các chiều dày của thành cổ chai và vai chai của các chai chứa khí thực tiêu biểu cho số liệu danh nghĩa được dẫn ra. Hình B.1 minh họa các chiều dày của cổ chai và vai chai.

B.3. Thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu

Phụ lục này áp dụng các thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu được cho trong ISO 7539-6 và các thuật ngữ, định nghĩa và ký hiệu sau:

SLC Sự tạo thành vết nứt chịu tải

K_IAPP Hệ số cường độ ứng suất đàn hồi, tính bằng megapascal, căn số bậc hai của mét (MPa.)

V Chuyển vị của độ mở miệng vết nứt (CMOD), tính bằng milimet được định nghĩa là thành phần dạng 1 (cũng được gọi là dạng độ mở) của chuyển vị vết nứt do biến dạng đàn hồi và dẻo, được đo tại vị trí trên bề mặt vết nứt có chuyển vị đàn hồi lớn nhất trên tải trọng đơn vị

E Mô đun đàn hồi, tính bằng megapascal

R_eSLC Giá trị trung bình của giới hạn chảy đo được, tính bằng megapascal của hai mẫu thử từ chai chứa khí được thử, đại diện cho các vị trí của mẫu thử SLC ở nhiệt độ phòng (về các vị trí của các mẫu thử, tham khảo B.4.3)

CHÚ DẪN:

1 Chiều dày danh nghĩa của cổ chai

2 Chiều dày danh nghĩa của vai chai

CHÚ THÍCH: ab, cd, ef và gh là các tiếp tuyến bắt đầu tại các bề mặt giao nhau.

Hình B.1 - Hình minh họa chiều dày của cổ chai và vai chai

B.4. Hình dạng mẫu thử và số lượng các thử nghiệm

B.4.1. Phải sử dụng một trong các hình dạng hình học của mẫu thử sau hoặc tổ hợp của các hình dạng hình học này cho các thử nghiệm.

- Mẫu thử kéo đặc (CTS) như đã chỉ dẫn trên Hình 3 trong ISO 7539-6:2011;

- Mẫu thử dạng dầm công xôn kip (DCB) như đã chỉ dẫn trên Hình 4 trong ISO 7539-6:2011;

- Mẫu thử chịu tải có độ mở hình nêm cải tiến (WOL cải tiến) như đã chỉ dẫn trên Hình 5 trong ISO 7539-6:2011;

- Mẫu thử có dạng C như đã chỉ dẫn trên Hình 6 trong ISO 7539-6:2011.

B.4.2. Sử định hướng của mẫu thử phải là Y-X hoặc Y-Z như đã chỉ dẫn trên Hình B..2 dưới đây.

B.4.3. Phải thử nghiệm ít nhất là ba mẫu thử từ thành chai chứa khí và nếu có thể, ba mẫu thử từ vai chai và ba mẫu thử từ cổ chai. Tại mỗi vị trí, phải lấy ba mẫu thử càng gần nhau càng tốt. Phải sử dụng một mẫu thử từ mỗi vị trí cho thử nghiệm SLC và hai mẫu thử từ mỗi vị trí cho thử kéo.

CHÚ DẪN:

1 Mẫu thử cổ chai Y-Z.

2 Mẫu thử cổ chai Y-X.

3 Mẫu thử vai chai Y-X, được lấy càng gần cổ chai càng tốt, có đỉnh rãnh V hướng về cổ chai như đã chỉ dẫn.

4 Mẫu thử thành chai Y-X.

Hình B.2 - Định hướng của các mẫu thử ở cổ, vai và thành chai chứa khí

B.4.4. Không cho phép nén bẹp các mẫu thử

B.4.5. Nếu không thể thu được các mẫu thử có chiều dày cần thiết để đáp ứng các yêu cầu có hiệu lực từ vị trí hoặc các vị trí được quy định thì phải thử nghiệm các mẫu thử có chiều dày lớn nhất. Các mẫu thử phải được lấy khi các thử nghiệm cơ tính của chai chứa khí đã được triển khai đầy đủ nhưng trước khi gia công cơ bên ngoài bề mặt cổ/vai chai.

B.4.6. Khi không thể thu được các mẫu thử kéo có kích thước thực, cho phép dùng các mẫu thử có kích thước thu nhỏ phù hợp với ISO 6892-1 để xác định giới hạn chảy.

B.5. Tạo trước vết nứt mỏi (sơ bộ)

Tất cả các yêu cầu quy định trong Điều 6 của ISO 7539-6:2011 phải được đáp ứng trừ yêu cầu về chiều dài vết nứt mỏi (a, tính bằng milimet) trong 6.4 ISO 7539-6:2011 phải được cho theo phương trình sau:

B.6. Tiến hành thử mẫu thử

B.6.1. Tất cả các yêu cầu quy định Điều 7 của ISO 7539-6:2011 phải được đáp ứng trừ các yêu cầu trong các điều sau không cần phải được đáp ứng.

7.2.2, 7.2.6, 7.5.1, 7.5.2, 7.5.4, 7.5.5.

B.6.2. Chất tải cho các mẫu thử có vết nứt mỏi trước tới hệ số cường độ ứng suất K_IAPP được xác định theo phương trình sau:

K_IAPP =0,056 R_egSLC

Các mẫu thử phải được chất tải bằng phương pháp chuyển vị không đổi hoặc tải trọng không đổi thích hợp.

B.6.3. Đối với các mẫu thử được chất tải bằng phương pháp chuyển vị không đổi, tải trọng phải được xác định bằng phương pháp tải trọng không được giám sát hoặc phương pháp tải trọng được giám sát và phải đáp ứng các yêu cầu sau:

a) Đối với phương pháp tải trọng không được giám sát;

1) Tại lúc kết thúc thử nghiệm, ghi lại chuyển vị độ mở miệng vết nứt (CMOD) trước khi dỡ tải.

2) Dỡ tải mẫu thử

3) Chất tải lại mẫu thử tới CMOD đo được trong một cơ cấu thích hợp cho đo tải trọng. Ghi lại tải trọng và sử dụng tải trọng này trong các tính toán K_IAPP. Hệ số K_IAPP tính toán này phải bằng hoặc lớn hơn giá trị K_IAPP được tính toán từ B.6.2.

b) Đối với phương pháp tải trọng được giám sát:

1) Sử dụng tải trọng cuối cùng lúc kết thúc khoảng thời gian thử nghiệm trong tính toán K_IAPP.

2) Giá trị tính toán này của K_IAPP phải bằng hoặc lớn hơn giá trị K_IAPP được tính toán từ B.6.2.

B.6.4. Đối với phương pháp chuyển vị trí không đổi, chuyển độ mở miệng vết nứt, V phải được xác định như sau:

a) Để thử các mẫu thử CTS ở tải trọng chuyển vị không đổi, sử dụng các phương trình sau để xác định V:

b) Để thử các mẫu thử có dạng C ở tải trọng chuyển vị không đổi, sử dụng phương trình sau:

Đối với các mẫu có x/W = 0

Đối với các mẫu thử có x/W = 0,5

Trong đó

W Chiều rộng hiệu dụng của mẫu thử được đo từ mặt sau tới mặt có chứa rãnh V hoặc mặt phẳng chất tải, tùy thuộc vào hình dạng hình học của mẫu thử;

B Kích thước cạnh tới cạnh của mẫu thử được thử;

B_N Kích thước nhỏ nhất từ cạnh tới cạnh giữa các rãnh V trong các mẫu thử có rãnh ở mặt bên;

Y Được xác định trong ISO 7539-6:2011, Hình 14;

P₁ = (1 + a/W)/(1 − a /W)²;

Q₁ = 0,542 + 13,137(a/W) − 12,316(a/W)² + 6,576(a/W)³;

P₂ = (2 + a/W)/(1 − a/W)²;

Q₂ = 0,399 + 12,63(a/W) − 9,838(a/W)² + 4,66(a/W)³

Xem lại: Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 5

Xem tiếp: Chai chứa khí - chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn, nạp lại được - thiết kế, cấu tạo và thử nghiệm - phần 7