本標準名稱與現(xiàn)行國家標準不同,主要是為了突出其是針對于黃銅制成品,是檢驗產(chǎn)品整體抗應力腐蝕性能而非只是檢驗內(nèi)部殘余應力。本標準的技術內(nèi)容包括范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、原理、試驗裝置、試劑和材料、試樣要求、試驗方法、試驗步驟、合格評定、試驗報告等內(nèi)容。
氯化銨試驗法的溶液配制較煩瑣,腐蝕作用較弱,檢驗的靈敏度較低、周期較長、效率較低,不適合黃銅制成品檢驗,故本標準未采納該方法。氨水對銅合金應力腐蝕破裂敏感性比較強,氨水試驗法對于黃銅加工材和制成品應力腐蝕檢驗都適用,但不適用于其它銅及銅合金的檢驗。氨水試驗法檢驗的靈敏度較高、周期較短、效率較高,因此是制定本標準的首選試驗方法。
參考比較接近地反映使用情況的歐盟標準氨水試驗法,結合我國黃銅制成品應力腐蝕試驗的實際情況,在大量試驗研究基礎上,本標準確定采用氨水試驗法:氨水溶液濃度為140 g/L,試驗時間為8h。它適用于經(jīng)過鑄造、鍛造、焊接、冷變形、熱處理、切削等制造加工而成的黃銅零部件、組裝件和模擬安裝使用狀態(tài)產(chǎn)品的檢驗,與其他標準具有明顯的區(qū)別。
國家標準GB/T 631-2007《化學試劑氨水》中分析純氨水的質量百分比濃度為25%-28%由分析純氨水與純水按照體積比1 : 1配制而成的氨水溶液,我們過去習慣稱之為14%氨水,這是錯誤的。實際上其質量百分比濃度為11.8%一13.2%,質量濃度為125 g/L -140 g/L.根據(jù)國家標準GB/T 20001.4-2001《標準編寫規(guī)則第4部分:化學分析方法》規(guī)定,溶液濃度不應以百分比濃度(%)表示,而應以質量濃度(g/L ) 表示。因此,本標準中氨水溶液濃度以質量濃度上限值140 g/L表示,不以百分比濃度14%表示。歐盟標準EN 14977-2006《銅及銅合金拉應力檢測5%氨水試驗》, 在標準名稱中所謂的5%氨水,在配制氨水溶液時其實也是以質量濃度50g/L表示的。
試驗溶液用量對試驗結果有一定的影響,若按EN 14977-2006標準規(guī)定氨水溶液體積與干燥器容積的體積比為1:2 0一1:10,則允許變化范圍太寬,可能造成試驗結果的差異性較大。而實際操作中卻很容易做到準確計算和量取試驗溶液,故本標準取中間值1: 15,以減少試驗結果的差異性。
氨熏試驗結果與試驗溫度波動范圍有關,但影響不明顯。在仲裁情況下試驗溫度應保持在(25土1) C,但這必須使用恒溫水箱等特殊設備,增加了氨熏試驗環(huán)境條件的難度。考慮到國內(nèi)理化實驗室通常使用空調控制溫度范圍的實際情況,故本標準規(guī)定在日常檢驗時試驗溫度波動范圍為(25士3) C。
氨熏試驗后的試樣檢查非常重要。有時雖然肉眼觀察樣品表面無裂紋,但當砸裂樣品后卻看到斷口有腐蝕痕跡,這時才發(fā)現(xiàn)實際上應力腐蝕已滲入樣品內(nèi)部,其中許多是從空腔內(nèi)壁表面產(chǎn)生應力腐蝕,并逐漸向外壁擴展而導致開裂的。若沿用傳統(tǒng)的肉眼和放大鏡檢查根本無法發(fā)現(xiàn),可能會造成對試驗結果的嚴重誤判。因此,必須采用外力強制破壞樣品的方法,使在氨熏試驗中已經(jīng)產(chǎn)生應力腐蝕的薄弱部位充分地顯露出來,以便能夠準確地進行合格評定。
黃銅制成品除承受內(nèi)部殘余應力外,可能還會受到外部安裝應力的作用,且不能通過熱處理方法消除。這種使用工況比較惡劣的產(chǎn)品,對其抗應力腐蝕性能提出了更高的要求。本標準可用于模擬安裝使用狀態(tài)產(chǎn)品的檢驗,但模擬試驗應符合實際安裝使用狀況。有些歐美客戶曾要求標準起草單位對管螺紋閥門產(chǎn)品按照表A1所列數(shù)值施加扭矩,模擬管螺紋閥產(chǎn)品的安裝使用狀態(tài),然后進行氨熏試驗。本標準附錄A提供了這方面的有用參考資料。
按照本標準規(guī)定的氨水試驗法采用氨水溶液濃度140 g/L,試驗時間8 h進行氨熏試驗,有些產(chǎn)品的試驗結果為不合格。但是按照歐盟標準EN 14977-2006規(guī)定的氨水試驗法采用氨水溶液濃度50 g/L,試驗時間16h進行氨熏試驗,這些產(chǎn)品的試驗結果卻能合格。按照國際標準ISO 6957- 1988規(guī)定的氯化銨試驗法采用氯化銨溶液濃度107 g/L,試驗時間24h進行氨熏試驗,這些產(chǎn)品試驗結果更是全部合格。試驗結果表明,本標準技術水平高于歐盟標準和國際標準。
總之,本標準的技術內(nèi)容與EN 14977: 2006相比較,主要技術差異如下:
①對EN 14977: 2006兩種方法,本標準采用氨水試驗法,刪除氯化銨試驗法。
②修改了試驗溶液濃度,EN 14977: 2006為50 g/L , 本標準為140 g/L。
③修改了試驗溶液用量,EN 14977:2006為1:2 0一1:10 ,本標準為1:15.
④修改了試驗溫度,EN 14977: 2006為20C一25C,本標準為( 25士3) C
⑤修改了試驗時間,EN 14977: 2006為16 h ,本標準為8 h。
⑥增加了合格評定,本標準對試驗后試樣檢查及其合格評定作出了規(guī)定。
⑦改變了文本結構,本標準按照GB/T 20001.4-2001要求調整章條結構。
⑧提高了技術水平,本標準試驗方法的技術水平高于EN 14977:2006。
銅合金應力腐蝕試驗是一項涉及工程質量和運行安全的重要理化檢驗項目。黃銅應力腐蝕試驗標準主要適用于加工材的殘余應力檢驗,而對于黃銅制成品應力腐蝕試驗,目前在國內(nèi)外還沒有專門的試驗方法標準。本標準在此背景下起草制定,可填補該領域的國內(nèi)外空白,解決國內(nèi)外市場日益重視的產(chǎn)品質量和安全檢驗問題,在工程評估方面具有重要意義。
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