Испытание на удар по Шарпи — ISO 148-1 / ASTM E23

Что такое Удар?

Испытание на удар по Шарпи — это испытание, при котором стандартный образец с надрезом разрушается одним ударом маятникового молотка, определяя энергию, поглощенную разрушением, процент пластического разрушения на поверхности разрушения и боковое расширение.

Удар: цель

Целью является проверка устойчивости материала к хрупкому разрушению при заданной температуре; особенно это критично для конструкций, работающих при низкой температуре.

К каким изделиям применяется Удар?

Конструкционные и корпусные стали
Трубопроводные стали
Сварные соединения
Низкотемпературные применения

В каких отраслях применяется Удар?

МеталлСтальГорнодобывающая промышленностьМашиныНефть и Газ

Стандарты, связанные с Удар

ISO 148-1
АСТМ Е23
АСТМ А370
ISO 9016 (сварка)

Удар: условия

Образец: Стандартный образец Шарпи размером 10 × 10 × 55 мм; определены экземпляры меньшего размера
Нотч: V- или U-образный вырез; геометрия, определенная в стандарте
Температура: Определено в спецификации; обычно при низкой температуре
Измеренные количества: Поглощенная энергия, процент вязкого разрушения, боковое расширение

Оборудование для Удар

Калиброванная машина для испытаний на удар по Шарпи
Ванна с температурным кондиционированием
Калиброванная система измерения надреза
Стенд для обработки образцов

Требования к образцам для Удар

Геометрия насечки должна полностью соответствовать стандарту.
Образец должен выдерживаться при температуре кондиционирования в течение определенного времени.
Образец должен быть разрушен в течение времени, определенного стандартом, после извлечения из ванны.
Стандартный комплект состоит из трех экземпляров.

Удар: продолжительность

Обычно 2–4 дня, включая обработку и кондиционирование образца.

Удар: порядок проведения

1Образцы обработаны и надрезаны в соответствии со стандартом.
2Геометрия выреза проверена.
3Образцы кондиционируются при температуре испытания.
4Каждый образец разрушается в течение определенного времени.
5Регистрируются энергия, коэффициент пластического разрушения и боковое расширение.
6Оценивается установленное среднее и наименьшее значение.

Удар: критерии приёмки

Критерий приемлемости указан в стандарте на продукцию как установленное среднее и минимальное значение энергии для одного образца.

Оценка результатов

Небольшие отклонения в геометрии надреза заметно меняют результат. Для образцов меньшего размера спецификация может потребовать масштабирования значения энергии; это преобразование должно выполняться в соответствии со стандартом.

Удар: протокол

Стандарт применяется
Размер образца, тип и направление надреза
Температура испытания
Энергия каждого образца и установленное среднее значение
Коэффициент пластического разрушения и боковое расширение

Аккредитация

EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.

Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.

Область применения и разрешения

Соответствующие правила

Стандарты для сосудов под давлением и конструкционной стали

Испытания металлов и металлургия — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Удар; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Металлические и металлургические испытания определяют нагрузку, которую может выдержать металл или сварное соединение, характер его разрушения и внутреннюю структуру. Результат этой группы часто касается не самого изделия, а идентичности МАТЕРИАЛА: действительно ли сталь заявленной марки, обеспечивает ли сварной шов прочность, заложенную проектом, содержит ли отливка недопустимый внутренний дефект?

Практическая значимость этой области объясняется тем, что металлическая деталь редко разрушается постепенно. Пластиковая деталь деформируется, стареет, трескается и обычно даёт предупреждение. Сварной шов или крепёжный элемент, напротив, часто ломается без предупреждения — особенно при усталости и хрупком разрушении. Поэтому в таких областях, как оборудование под давлением, грузоподъёмная техника, строительная сталь и трубопроводы, испытание материалов — требование РЕГЛАМЕНТА, а не проекта.

Эта группа объединяет три группы методов, каждая отвечает на свой вопрос. Механические испытания количественно определяют поведение материала под нагрузкой. Неразрушающий контроль ищет дефекты, не повреждая деталь. Металлография и химический анализ объясняют, почему материал ведёт себя именно так — через структуру зерна, распределение фаз, содержание включений и состав сплава.

Критерий приёмки этих испытаний почти никогда не берётся из стандарта на испытание, и это ключ к пониманию области. Стандарт на испытание указывает, как проводить измерение; допустимые значения берутся из стандарта на продукцию, марки материала или кода изготовления. ISO 6892-1 описывает, как проводить испытание на растяжение; EN 10025 указывает, какой предел текучести должна давать эта сталь. При чтении отчёта существенно знать, по какому стандарту на продукцию проводилась оценка.

Отбор проб в этой области неотделим от результата. Два образца, взятые из одной плавки, могут дать разные значения в зависимости от направления и места отбора; в прокатной продукции образцы, параллельные и перпендикулярные направлению прокатки, дают разные результаты. Поэтому стандарты на продукцию также регламентируют место и ориентацию отбора проб, и отчёт должен это документировать.

Группы методов в этой области

Механические испытания
Растяжение, сжатие, изгиб, ударная вязкость с надрезом (Шарпи), твёрдость (Бринелль, Виккерс, Роквелл), усталость, ползучесть и вязкость разрушения. Они дают поведение материала под нагрузкой в числовой форме.
Неразрушающий контроль
Радиография, ультразвуковой контроль, капиллярный контроль, магнитопорошковый контроль и визуальный осмотр. Ищет поверхностные и внутренние дефекты, не повреждая деталь, и является незаменимым этапом сварного производства.
Металлография
Подготовка образца, травление и микроскопическое исследование. Оцениваются размер зерна, распределение фаз, содержание включений, глубина цементации и зона термического влияния сварного шва.
Химический анализ
Состав сплава проверяется методом оптико-эмиссионной спектрометрии и мокрой химии; подтверждение марки материала проходит через этот этап.
Коррозионное поведение
Испытания в солевом тумане, на питтинговую и щелевую коррозию, а также межкристаллитную коррозию. В нержавеющих сталях они могут указывать на качество термообработки.

Часто путаемое в этой области

Сертификат на материал (например, EN 10204 3.1) не является протоколом испытаний; это декларация производителя. В критических применениях проводится независимая проверка, и эти два документа нельзя путать.
Испытания на растяжение по ASTM и ISO измеряют одни и те же величины, но используют разную геометрию образцов; результаты не считаются напрямую эквивалентными, применяется то, что требует спецификация.
Таблицы пересчёта между твёрдостью и прочностью являются ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫМИ. Расчёт предела текучести по твёрдости не является достаточным доказательством для приёмки материала.
В неразрушающем контроле фраза «дефектов не обнаружено» не означает их отсутствие; могут присутствовать дефекты ниже порога обнаружения метода. В отчёте должны быть указаны применённый метод и уровень чувствительности.
Прохождение сварного шва не доказывает квалификацию сварщика или процедуры; это отдельные процессы.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Проверка сертификата на материал и приёмка поступающего материала
Утверждение сварного производства; аттестация сварщика и процедуры
Производственный контроль оборудования под давлением и конструктивных элементов
Анализ отказов и определение первопричины повреждений в эксплуатации
Проверка процессов термической и поверхностной обработки

Связанные тесты

Удар: частые вопросы

Почему три образца сломаны?

Энергия удара по своей сути показывает разброс. Поэтому стандарты определяют как среднее значение для набора из трех образцов, так и отдельное минимальное значение для одного образца.