TIÊU
CHUẨN QUỐC GIA
TCVN
6874-4:2013
ISO
11114-4:2005
CHAI CHỨA KHÍ - TÍNH TƯƠNG THÍCH CỦA VẬT LIỆU LÀM CHAI VÀ
LÀM VAN VỚI KHÍ CHỨA - PHẦN 4: PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐỂ LỰA CHỌN VẬT LIỆU KIM LOẠI CHỊU
ĐƯỢC SỰ GIÒN DO HYDRO
Gas cylinders
-
Compatibility
of cylinder and valve materials with gas contents - Part 4: Test
methods for selecting metallic materials resistant to
hydrogen embrittlement
Lời nói đầu
TCVN 6874-4:2013 hoàn toàn tương đương
với ISO 11114-4:2005.
TCVN 6874-4:2013 do Ban kỹ thuật Tiêu
chuẩn Quốc gia TCVN/TC58 Chai chứa khí biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị,
Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ tiêu chuẩn TCVN 6874 (ISO 11114), Chai
chứa khí - Tính tương thích của vật liệu làm chai và làm van với khí chứa bao gồm các
phần sau:
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
- Phần 2: Vật liệu phi
kim loại;
- Phần 3: Thử độ tự bốc
cháy đối với vật liệu phi kim loại trong môi trường oxy;
- Phần 4: Phương
pháp thử để lựa chọn
vật liệu kim loại chịu được sự giòn do hydro.
CHAI CHỨA KHÍ
- TÍNH TƯƠNG THÍCH CỦA VẬT LIỆU LÀM CHAI VÀ LÀM VAN VỚI KHÍ CHỨA - PHẦN 4:
PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐỂ LỰA CHỌN VẬT LIỆU KIM LOẠI CHỊU ĐƯỢC SỰ GIÒN DO HYDRO
Gas cylinders
-
Compatibility
of cylinder and valve materials with gas contents - Part 4: Test
methods for selecting metallic materials resistant
to hydrogen embrittlement
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp thử và đánh giá các kết quả từ các thử
nghiệm này để chứng nhận chất lượng các thép thích hợp cho sử dụng trong sản xuất
các chai chứa khí (có dung tích nước đến 3000 L) dùng chứa các khí gây giòn do
hydro và các khí gây giòn khác.
Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng đối với
chai chứa khí bằng thép không hàn.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
- Áp suất làm việc của khí gây giòn được nạp nhỏ hơn
20% so với áp suất thử của chai;
- Áp suất riêng phần của khí gây giòn được nạp của hỗn hợp
khí nhỏ hơn 5 MPa (50 bar) trong trường hợp các khí gây giòn do hydro và các
khí gây giòn khác ngoại trừ hydro sunfua và metyl mecaptan, trong trường hợp này áp
suất riêng phần không được vượt quá 0,25 MPa (2,5 bar).
2. Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết
cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn có ghi năm công
bố thì áp dụng phiên bản đã nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm
công bố thì áp dụng
phiên bản mới nhất bao gồm cả
các sửa đổi.
TCVN 6874-1 (ISO 11114-1), Chai chứa
khí - Tính tương thích của vật liệu làm
chai và làm van với khí chứa - Phần 1: Vật liệu kim loại;
TCVN 7388-1 (ISO 9809-1) Chai chứa
khí
-
Chai chứa khí bằng thép
không hàn nạp lại được - Thiết kế, kết cấu và thử nghiệm - Phần 1: Chai chứa
khí bằng thép tôi và ram có giới hạn bền kéo nhỏ hơn 1100
MPa;
TCVN 7388-2 (ISO 9809-2) Chai chứa
khí
-
Chai chứa khí bằng thép không hàn nạp lại được - Thiết kế, kết cấu và thử nghiệm
- Phần 2: Các chai bằng thép tôi và ram có giới hạn bền kéo lớn hơn hoặc bằng
1.100 MPa;
TCVN 7388-3 (ISO 9809-3) Chai chứa
khí
-
Chai chứa khí bằng thép không hàn nạp lại được - Thiết kế, kết cấu và thử nghiệm - Phần
3: Các chai bằng thép thường hóa;
TCVN 8286-1:2009 (ISO 7539-1:1987) Ăn
mòn kim loại và hợp kim - Thử ăn mòn ứng suất - Phần
1: Hướng dẫn quy trình thử chung);
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
ISO 7539-6:2003, Corrosion of
metals and alloys - Stresss corrosion testing - Part 6: Preparation and use of
pre-cracked speciments for test under constant load or constant displacement
(Ăn mòn của kim loại và hợp kim - Thử ăn mòn có ứng suất -
Phần 6: Chuẩn bị và sử dụng các mẫu thử có vết nứt trước cho thử nghiệm với tải
trọng không đổi hoặc chuyển vị không đổi);
ISO 11120, Gas cylinders - Refillable
seamless steel tubes
for compressed gas transport, of water capacity between 150 I and 3 000 I -
Degisn, contruction and testing (Chai chứa khí - Ống thép không
hàn nạp lại được dùng để vận chuyển khí nén có dung tích nước giữa 150L và 3000
L
- Thiết
kế, cấu tạo và thử nghiệm).
3. Thuật ngữ, định
nghĩa và ký hiệu
3.1. Thuật ngữ và định
nghĩa
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ
và định nghĩa sau. Một số định nghĩa được sử dụng dựa trên các định nghĩa trong
TCVN 8286-1:2009 (ISO 7539-1:1987).
3.1.1. Khí gây giòn (embrittling
gases)
Các khí được liệt kê trong TCVN
6874-1:2013 (ISO 11114-1:2012), A.4, nhóm 2 và nhóm 11.
3.1.2. Áp suất phá hủy
của hydro
(hydrogen rupture pressure), PH2
Áp suất lớn nhất ghi được trong quá trình thử áp suất phá hủy của hydro.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
Áp suất lớn nhất ghi được trong quá
trình thử áp suất phá hủy của heli.
3.1.4. Chỉ số giòn do
hydro
(hydrogen embrittlment index)
Giá trị lớn nhất của tỷ số pHe/pH2 như là một
phương trình của tốc độ tăng áp suất.
3.1.5. Sự tạo thành
vết nứt do môi trường
(enviromentally - assisted cracking)
Tác dụng hỗ trợ lên kim loại gây ra bởi tác động đồng
thời của một môi trường riêng và một ứng suất kéo tĩnh danh nghĩa dẫn đến việc tạo thành
vết nứt.
3.1.6. Ứng suất giới
hạn
(threshold stress)
Ứng suất mà trên ứng suất này, đối với các điều
kiện thử quy định, vết nứt sẽ bắt đầu và
phát triển.
3.1.7. Hệ số cường độ
ứng suất biến dạng phẳng (plane strain inteasity factor), K1
Hàm số của tải trọng tác dụng, chiều
dài vết nứt và hình học của mẫu thử có các kích thước bằng ứng suất chiều dài.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
3.1.8. Hệ số cường độ
ứng suất giới hạn nhạy cảm với tạo thành vết nứt do môi trường (threshold
stress intensity for susceptibility to environmenttally-assisted cracking), K1H
Hệ số cường độ ứng suất mà trên hệ số
này, vết nứt do môi trường sẽ bắt đầu và phát triển đối với các điều kiện thử quy định trong trạng thái chịu biến dạng dẻo
cao, nghĩa là trong trạng thái biến dạng phẳng là chủ yếu.
3.1.9. Sự tạo thành
vết nứt do hydro (hydrogen assisted cracking - HAC)
Vết nứt được tạo thành do hydro
3.2. Ký hiệu
Tiêu chuẩn này sử dụng các ký hiệu
sau:
a Chiều dài hiệu quả của
vết nứt được đo từ đỉnh vết nứt
tới mặt phẳng chất tải.
a0 Giá trị trung bình của a.
B Chiều dày mẫu thử.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
E Mođun đàn hồi.
KIAPP Cường độ ứng
suất đàn hồi áp
dụng.
K1H Hệ số cường
độ ứng suất mất giới hạn.
m Chuyển vị đàn hồi
trên đơn vị tải trọng m.
P Tải trọng áp dụng.
Pr Áp suất phá hủy thực.
P'r Áp suất phá hủy hiệu chỉnh.
P'rH2 Áp suất phá hủy
hiệu chỉnh của hydro.
P'rHe Áp suất phá
hủy lý thuyết của heli tương đương với tốc độ tăng áp suất tương tự như đối với
thử nghiệm hydro được tính toán bằng phép hồi qui từ áp suất phá hủy hiệu chỉnh
của heli.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
RP0,2 Giá trị
trung bình của giới hạn chảy đo được của
ba mẫu từ chai thử đại diện
cho vị trí của mẫu thử HAC ở nhiệt độ phòng.
V Chuyển vị của khe hở miệng nứt (CMOD) được định
nghĩa là dạng 1 (cũng được gọi là dạng khe hở), thành phần của chuyển vị vết nứt do biến dạng
đàn hồi và biến dạng dẻo, được đo ở vị trí trên một bề mặt vết nứt có chuyển vị
đàn hồi lớn nhất trên một đơn vị tải trọng, m.
W Chiều rộng hiệu quả của một mẫu thử rắn
chắc được đo từ mặt sau (lưng) tới mặt phẳng chất tải.
Y Hệ số của hệ số cường độ ứng suất thu
được từ phân tích ứng suất đối với một dạng hình học riêng của mẫu thử liên kết
hệ số cường độ ứng suất cho chiều dài đã cho của vết nứt với tải trọng và các
kích thước của mẫu thử.
4. Quy định chung
Các phương pháp thử được mô tả trong
Điều 5 có hiệu lực đối với áp suất làm việc tới 300 bar. Đối với các áp suất
làm việc cao hơn phải có sự kiểm tra bổ sung. Phải thực hiện các thử nghiệm để lựa chọn
các loại thép cho các chai chứa khí hydro. Các loại thép crom-molipden được tôi
và và ram đảm bảo giới hạn bền kéo thực lớn nhất 950 MPa mà không cần thiết phải
qua thử nghiệm và có thể được
sử dụng một cách an toàn cho kết cấu của chai chứa hydro. Đối với các thép
cacbon-magan có thể áp dụng các giới hạn khác [xem TCVN 7388-1 (ISO 9809-1)].
Các thử nghiệm được mô tả trong Điều 5
là các “thử nghiệm cấp chứng chỉ” cho một loại thép đã cho. Điều này có nghĩa
là không cần phải lặp lại các thử nghiệm này cho mỗi kiểu chai một khi thép đã
được chứng nhận hoặc cấp chứng chỉ cho một mức
độ bền thiết kế riêng.
Các mẫu thử phải được lấy từ các chai
đại diện hoặc từ một chi tiết của ống (đối với các chai dài theo ISO 11120) đại
diện cho quá trình chế tạo có liên quan bao gồm cả xử lý nhiệt.
Các mẫu thử phải có độ bền cơ học
không thấp hơn giới hạn bền kéo lớn nhất được dự định sử dụng cho các chai chứa
khí được chế tạo. Nếu sau đó độ bền lớn nhất của thép được dự định tăng lên thì
phải thực hiện thử nghiệm cấp chứng chỉ hoặc chứng nhận mới.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
Về xử lý nhiệt, nhà sản xuất phải quy định các nhiệt độ và thời gian có liên
quan, và các điều kiện về tôi (nếu thích hợp). Bất cứ sự cải tiến nào về xử lý
nhiệt cần đến sự phê duyệt kiểu mới đều phải qua thử nghiệm cấp chứng chỉ mới.
Để cấp chứng chỉ cho một loại thép đã
cho dùng để chế tạo các chai chứa khí, có thể sử dụng phương pháp A, B hoặc C (xem 5.1,
5.2 và 5.3). Ngoài ra phải thực hiện các phép thử kéo (xem 5.4).
5. Phương pháp thử
5.1. Thử đĩa (phương pháp
A)
5.1.1. Nguyên lý thử
Một mẫu thử có dạng đĩa được đưa vào lắp
để thử áp suất khí tăng lên với tốc độ tăng áp suất không đổi tới khi mẫu thử bị
nổ hoặc nứt vỡ. Hiệu ứng giòn do hydro là bằng chứng để so sánh các áp suất phá
hủy của hydro PH2 với
các áp suất phá hủy của heli PHe được chọn làm khí chuẩn.
Phải xác định tỷ số PHe/PH2
Tỷ số này càng thấp thì thép có độ bền
càng cao với sự hiện diện của hydro. Tỷ số này phụ thuộc vào tốc độ tăng áp suất
và phải được giữ không thay đổi trong toàn bộ quá trình
thử.
CHÚ THÍCH 1: Các áp suất phá
hủy của hydro cũng phụ thuộc vào độ tinh
khiết của khí hydro. Oxy hoặc các vết hơi nước có thể dùng kìm hãm một phần hiệu
ứng giòn do hydro.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
5.1.2. Điều kiện và quy
trình thử
5.1.2.1. Đĩa mẫu thử
Đĩa mẫu thử phải phẳng và được mài (hoặc
được gia công cơ tới độ nhẵn bề mặt tương đương) và phải có các đặc tính sau:
- Đường kính: 58
mm;
- Chiều dày: 0,75 mm ± 0,005 mm;
- Độ phẳng: nhỏ hơn độ võng (biến dạng)
1/10 mm.
Trạng thái bề mặt (cả hai mặt):
- Độ nhám: trị số Ra (xem ISO 4287) nhỏ hơn 0,001
mm. Độ nhám bề mặt của các mẫu thử dùng cho các thử nghiệm với H2 và
He phải
như nhau;
- Không có vết oxit.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
- Ngay sau khi chuẩn bị lần cuối cùng và trước
khi thử nghiệm, bảo quản các mẫu thử trong môi trường khô, ví dụ tủ sấy;
- Làm sạch dầu mỡ cho mẫu thử và kiểm tra chiều
dày tại 4 điểm cách nhau 90° để xác định chiều dày trung bình;
- Xác định độ cứng của đĩa (ví dụ, độ cứng
Vicker) trên chu vi ngoài của đĩa để xác minh rằng quá trình gia công có không
làm thay đổi các tính chất ban đầu của vật liệu.
5.1.2.2. Thiết bị và dụng cụ
khác
Thiết bị thử (xem Hình 1) gồm có hai
chi tiết dạng bích bằng thép không gỉ được gắn với đĩa. Ở bên dưới đĩa
có thể tích khoảng 5 cm3. Ở phía trên có lắp một vòng bằng thép
độ bền cao (Rm ≥ 1100 MPa).
Đường kính trong của vòng là 25,5 mm và bán kính cong của vòng tại mức đường
kính lắp là 0,5 mm.
Sự xả khí có thể xảy ra sau khi hai
đĩa bị nổ hoặc qua lỗ xả của chi tiết dạng bích ở phía trên hoặc phía
dưới ra khí quyển. Kết cấu này cho phép rút khi ra khỏi thiết bị thử và kiểm
tra độ tinh khiết của hydro và tình trạng không bị ảnh hưởng bởi oxy (O2 < 1 ml/l) hoặc hơi nước (H2O < 3 m/l)2). Kết cấu
này cũng cho phép điều chỉnh lưu lượng
khí và điều chỉnh tốc độ
tăng áp.
Bộ phận bít kín phải là một vòng O đàn hồi dùng
cho thử nghiệm với heli và cho thử nghiệm với hydro ở các tốc độ lớn
hơn 10 bar/min. Đối với thử nghiệm với hydro ở các tốc độ vượt quá
10bar/min, phải sử dụng các vòng O bằng inđi. Để lắp ráp chi tiết dạng bích,
nên sử dụng mười bulông bằng thép có độ
bền cao, có kích thước điển hình là M10
hoặc tương đương. Momen xiết chặt phải là 30 N.m đối với các vòng O đàn hồi và
100 N.m đối với các vòng O bằng inđi.
Hydro và heli phải được bảo quản trong các bình chịu áp lực cao được nối với thiết bị thử. Phải sử dụng
van điều chỉnh lưu lượng
giữa bình chịu áp lực
cao và thiết bị để điều chỉnh tốc độ tăng áp suất.
5.1.2.3. Quy trình thử
Để thỏa mãn kết quả của tiến trình thử nghiệm,
phải thực hiện các nguyên công sau:
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
- Kiểm tra độ tinh khiết của khí trước khi thử.
- Điều chỉnh lưu lượng khí để đạt được tốc độ
tăng áp suất thích hợp.
- Cách ly thiết bị thử (lúc bắt đầu tăng áp suất).
Tốc độ tăng áp suất phải được giám sát
trong toàn bộ quá trình thử. Tốc độ tăng áp suất phải ổn định và được giữ cho
không thay đổi khi bỏ qua hệ số nén của khí có áp.
Các áp suất phá hủy phải được ghi chép
lại từ các số đọc ghi được tại lúc kết thúc thử nghiệm. Áp kế phải có độ chính
xác đến ± 2 % đối với áp suất phá hủy đo được.
Phải thực hiện các thử nghiệm với
hydro (về chất lượng xem 5.2.2.3) và với heli (H2O < 3 ml/l) đối với dải tốc
độ tăng áp suất được phân bố đều từ 0,1 bar/min đến 1000 bar/min. Khi sử dụng
các tốc độ tăng áp suất này phải xác lập giá trị nhỏ nhất của áp
suất phá hủy (xem Hình 2). Phải sử
dụng giá trị nhỏ nhất này để tiến hành
thử nghiệm còn lại. Thường qui định rằng 6 thử nghiệm với heli và 9
thử nghiệm với hydro (nghĩa là tổng số 15 thử nghiệm) là đủ cho toàn bộ việc
đánh giá về vật liệu.
5.1.3. Xử lý và giải thích
các kết quả thử
5.1.3.1. Chiều dày của đĩa
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
Áp suất phá hủy được hiệu chỉnh P'r
phải được xác định theo công thức:

trong đó
em là chiều dày trung
bình của đĩa.
5.1.3.2. Trình bày và giải
thích các kết quả thử
Các áp suất phá hủy, được hiệu chỉnh
như đã chỉ dẫn trong
5.1.3.1, phải được vẽ thành đồ thị tương ứng với tốc độ tăng áp suất
trung bình (áp suất
phá hủy thực chia cho thời gian thử) được biểu thị bằng bar/min (xem Hình 2).
Đối với mỗi thử nghiệm hydro, tính
toán tỷ số:
P'rHe/P'rH2
trong đó
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
P'rH2 là áp suất phá hủy
được hiệu chỉnh của hydro.
Các tỷ số P'rHe/P'rH2 phải được vẽ
thành đồ thị với tốc độ tăng áp suất (xem Hình 3).
Các kết quả thử phải được giải
thích với lưu ý rằng chỉ số giòn của
một vật liệu là giá trị lớn nhất của tỷ số đã nêu trên và vật liệu phải được xem là
thích hợp đối với các chai chứa
hydro được nén nếu chỉ số này nhỏ
hơn hoặc bằng 2.
5.1.4. Báo cáo thử
Phải báo cáo các điều kiện thử chi tiết
(độ tinh khiết của khí, áp suất phá hủy, độ cứng của mẫu thử, tỷ số P'rHe/P'rH2, chỉ số giòn) và
bản vẽ thiết kế của chai bao gồm cả các
tính chất của vật
liệu,
thành phần hóa học và các điều kiện xử lý nhiệt của chai được thử.

CHÚ DẪN:
1 Lỗ để hút khí và điều chỉnh lưu lượng.
2 Lỗ xả.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
4 Lỗ bulông.
5 Vòng bằng thép có độ bền cao.
6 Đĩa.
7 Vòng O.
8 Chi tiết dạng bích phía dưới.
9 Đường vào của khí.
Hình 1 - Thiết bị thử

X Tốc độ tăng áp suất (bar/min).
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
CHÚ DẪN:
1 Đường cong hồi qui.
2 Áp suất phá hủy được hiệu chỉnh của heli (P'rHe).
3 Áp suất phá hủy được hiệu chỉnh của hydro
(P'rH2).
Hình 2 - Ví dụ về các áp
suất phá hủy được hiệu chỉnh của heli
và hydro là một hàm số của tốc độ tăng
áp suất

X Tốc độ tăng áp suất (bar/min).
Y P'rHe/P'rH2.
CHÚ DẪN:
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
Hình 3 - Ví dụ
về tỷ số P'rHe/P'rH2 là một hàm số
của tốc độ tăng áp suất
5.2. Thử phá hủy cơ học
5.2.1. Nguyên lý của phương
pháp thử
Điều này quy
định phương pháp xác định hệ số cường độ ứng suất giới hạn (K1H) đối với khả
năng dễ bị nứt của các vật liệu kim loại trong thử khí hydro.
Quy trình bao hàm việc sử dụng các mẫu
thử kéo đặc được gia công cơ như đã mô tả trong ISO 7539-6 để xác định hệ số cường
độ ứng suất giới hạn như đã mô tả trong TCVN 8286-1:2009 (ISO 7539-1:1987).
Phép thử yêu cầu phải có một mẫu thử
chứa một rãnh được gia công cơ. Rãnh này được kéo dài bởi sự tạo
thành vết nứt mỏi với tải trọng
kéo gia tăng trong quá trình tiếp xúc với môi trường khí hydro có áp. Mục tiêu của thử nghiệm là định lượng các điều kiện
trong đó có thể xảy ra sự lan truyền của vết nứt có sự hỗ trợ của môi trường.
Nếu các mẫu thử vượt qua được các yêu
cầu của thử nghiệm thì vật liệu được xem là thích hợp đối với các chai chứa khí
được nạp hydro có áp.
5.2.2. Tiến hành thử
5.2.2.1. Kiểu mẫu thử
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
Phải thử ít nhất là 2 mẫu thử đối diện
nhau theo đường kính từ thành chai. Không cho phép làm phẳng các mẫu thử. Nếu
chiều dày mẫu thử không thể đáp ứng được các yêu cầu có hiệu lực của ISO 7539-6
thì phải thử mẫu
thử dày nhất như đã quy định ở trên.
Kích thước
tính bằng milimét
Các giá trị
nhám bề mặt tính bằng micromet

CHÚ DẪN:
Chiều rộng thực = W.
Chiều rộng tổng, C = 1,25W, nhỏ
nhất.
Chiều dày, B = 0,5W.
Một nửa chiều cao, H = 0,6 W.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
Một nửa khoảng cách giữa các mép ngoài của
lỗ, F = 1,6 D.
Chiều rộng vành, N = 0,065,W, lớn nhất.
Chiều dài hiệu dụng của rãnh, I = 0,25
W đến 0,40 W.
Chiều dài hiệu dụng của rãnh, a = 0,45 W đến 0,55 W.
Hình 4 - Các
kích thước có tỷ lệ và dung
sai của các mẫu thử kéo đặc

Hình 5 - Mẫu thử: kiểu
và sự định hướng
5.2.2.2. Chuẩn bị mẫu thử
Trước khi tạo thành vết nứt mỏi sơ bộ
(ban đầu), tất cả các tiếp
điểm và dây dẫn điện yêu cầu cho giám sát vết nứt phải được gắn vào mẫu thử. Mẫu
thử phải được
làm sạch hoàn toàn khỏi dầu mỡ, đặc biệt là đối với vùng đỉnh của rãnh.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
Khi hoàn thành việc tạo vết nứt mỏi sơ bộ, mẫu thử phải
được đo như đã chi tiết hóa trong Điều 7 của
ISO 7539-6: 2003 để xác định chiều dày B, chiều rộng W và chiều dài
trung bình của vết nứt mỏi sơ bộ (ban đầu) trên các bề mặt mẫu thử. Phải sử dụng
giá trị cuối cùng trong các giá trị này để đánh giá tải trọng cần
thiết để tạo ra cường độ ứng suất ban đầu được yêu cầu.
Để ngăn ngừa sự oxy hóa tại đỉnh vết nứt,
mẫu thử phải được đưa ngay vào thử nghiệm. Nếu vì bất cứ lý do
nào yêu cầu này không thể thực hiện được thì mẫu thử phải được bảo
quản trong môi trường sạch, khô cho tới khi sẵn sàng cho mẫu thử.
5.2.2.3. Áp suất và độ tinh
khiết của khí
Áp suất của hydro trong buồng thử phải
là 150 bar với độ sạch của hydro tối thiểu
phải là 99,9999 % và O2 ≤ 3 ml/l. Khí này phải được
bảo hiểm bởi chứng chỉ của lô về sự
phù hợp.
Theo cách khác, có thể sử dụng khí có
độ sạch 99,999 9
%
(O2 ≤ 0,1ml/l và H2O ≤ 0,5ml/l) và được bảo hiểm
với chứng chỉ riêng về sự
phù hợp.
5.2.2.4. Thiết bị thử
Các thử nghiệm phải được tiến hành trong
một buồng bằng thép không gỉ, được chỉ dẫn cùng với các thanh chất tải và mẫu thử trên Hình 6 và
được lắp đặt trên máy thử thủy lực secvo (Hình 7).

Hình 6 - Buồng
bằng thép không gỉ có chỉ dẫn các thanh chất tải và mẫu thử.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
Hình 7 - Máy thử thủy
lực secvo
Sau khi lắp đặt mẫu thử, buồng thử phải được
rút khí (tạo chân không) tới áp suất < 130 Pa trước khi dẫn khí hydro vào. Độ tinh
khiết của môi trường khí trong buồng
thử phải theo quy định trong 5.2.2.3.
Phải phát hiện và giám sát sự bắt đầu
và phát triển tiếp sau của vết nứt bằng phương pháp sụt thế của dòng điện một chiều
(DCPD).
5.2.2.5. Phương pháp thử
Nếu không có sự hiểu biết trước về hệ
số cường độ ứng suất giới hạn của vật liệu thì phép thử phải được bắt đầu bằng
sử dụng một tải trọng để tạo ra hệ số cường độ ứng suất 1 MPa.m0,5 tại đỉnh vết nứt. Mặt
khác, có thể bắt đầu thử nghiệm ở một số cường độ ứng suất tương đương với,
nhưng không vượt quá 50 % hệ số cường độ ứng suất thu được từ công trình trước
đây.
Phải ghi lại tải trọng tác dụng
một cách liên tục. Mẫu thử phải được giữ ở tải trọng ban đầu trong thời gian tối thiểu là 20 min để
cho phép vết nứt phát triển ở nhiệt độ phòng. Nếu không phát hiện được sự phát triển của
vết nứt tại lúc kết thúc giai đoạn tải trọng được minh chứng bằng đoạn bằng
trên đường cong sụt thế thì tải trọng phải được tăng lên với tốc độ có kiểm
soát tới mức tương đương với độ tăng của hệ số cường độ ứng suất tại đỉnh vết nứt
1 MPa.m0,5 và giữ mẫu thử ở tải trọng này thêm 20 min nữa. Quy trình này
phải tiếp tục tới khi xảy ra sự phá hủy với tải trọng thích hợp được ghi trên tờ
dữ liệu thử.
Tải trọng phải được tăng lên tại lúc kết thúc giai đoạn duy trì tải trọng bằng bộ điều
khiển secvo với tốc độ không thay đổi 2 x 10-3kNs-1, tới khi đạt
được cường độ ứng suất yêu cầu tại
đỉnh vết nứt cho giai đoạn duy trì tải trọng tiếp sau. Điều này có thể dẫn đến
độ tăng có kiểm
soát của hệ số cường độ ứng suất tại đỉnh vết nứt tổng
cộng là 1MPa.m0,5
trong khoảng thời gian xấp xỉ 1 mm, với chiều dày mẫu thử 7 mm và
a/W bằng 0,5.
5.2.2.6. Đo mẫu thử
Mẫu thử phải được kiểm tra lại phù hợp với ISO
7539-6 với các phép đo thích hợp được thực hiện tới 0,01 mm bằng đường kính hiển
vi dịch chuyển.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
5.2.3.1. Phân tích và các chuẩn
(tiêu chí) nghiệm thu
Việc tính toán kết quả thử phải theo quy định trong ISO 7539-6 thông qua mối quan hệ
có dạng
K1H = YP/BW0,5
Tải trọng P được sử dụng
trong tính toán là tải trọng tác dụng lên mẫu thử trước độ tăng cuối cùng gây ra phá hủy.
Với điều kiện là các giá trị K1H của cả hai mẫu
thử CT lớn hơn hoặc bằng (60/950) x Rm
(MPa.m0,5), vật liệu
được cấp chứng chỉ
cho giới hạn bền kéo dài lớn nhất (Rm) bằng giá trị trung bình của hai giá
trị
giới
hạn bền kéo thu được trong 5.4. Nếu không đáp ứng được yêu cầu có hiệu lực bắt
buộc của
5.2.2.1 thì vật liệu
thích hợp đến chiều dày thiết kế của chai chứa khí được thử.
5.2.3.2. Báo cáo thử
Phải báo cáo các điều kiện thử chi tiết
[độ tinh khiết và áp suất của khí, bản ghi chép về độ sụt thế của dòng điện một
chiều (DCPD) và kích thước của mẫu thử, K1H và Rm
(xem 5.4) và bản vẽ thiết kế của chai], bao gồm cả tính chất của vật
liệu và thành phần hóa học và các điều kiện xử lý nhiệt của chai chứa khí được
thử.
5.3. Phương pháp thử để xác định
độ bền chống tạo thành vết nứt do hydro của chai chứa khí bằng thép (phương pháp
C)
5.3.1. Quy định chung
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
Nếu mẫu thử có lượng tăng trưởng vết nứt nhỏ
hơn hoặc bằng giá trị quy định thì vật liệu
được xem là thích hợp cho các chai chứa khí về yêu cầu độ bền chống tạo thành vết
nứt do hydro (HAC).
Phải tiến hành thử nghiệm bằng việc sử
dụng các qui tắc áp dụng của ISO 7539-6 và các qui tắc bổ sung được quy định trong tiêu chuẩn này. Không
cần thiết phải thỏa mãn các qui tắc được đưa ra trong ISO 7539-6 về môi trường
ăn mòn. Một số ký hiệu sử dụng trong phương pháp này được cho trong Điều 3 của
ISO 7539-6:2003.
5.3.2. Các dạng mẫu thử và số
lượng các thử nghiệm
5.3.2.1. Mẫu thử đứt gãy
5.3.2.1.1. Phải sử dụng dạng
hình học của mẫu thử kéo đặc (CT) được cho trên Hình 4 (Hình 3 của ISO
7539-6:2003). Chiều dày của mẫu thử không được nhỏ hơn 85 % chiều dày thiết kế
của chai chứa khí đã được cấp chứng chỉ.
5.3.2.1.2. Mẫu thử phải được định
hướng theo Y-X trên Hình 15 của ISO 7539-6:2003, đối với tiết diện hình chữ nhật.
5.3.2.1.3. Phải thử ít nhất là
ba mẫu thử được lấy cách nhau 120° từ thành hình trụ của chai chứa khí. Không
cho phép làm phẳng các phôi mẫu thử.
5.3.2.1.4. Nếu chiều dày mẫu thử
không đạt được từ vị trí hoặc các vị trí quy định
để đáp ứng các yêu cầu có hiệu lực của 5.3.4.6 thì phải tiến hành thử nghiệm với mẫu
thử có chiều dày lớn nhất tới mức có thể.
5.3.2.2. Mẫu thử kéo
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
5.3.3. Tạo thành vết nứt mỏi
sơ bộ (ban đầu)
Phải đáp ứng tất cả các qui tắc được
đưa ra trong Điều 6 của ISO 7539-6:2003.
5.3.4. Phương pháp thử mẫu
5.3.4.1. Tất cả các qui tắc
trong Điều 7 của ISO 7539-6:2003 phải được đáp ứng trừ các qui tắc trong 7.2.2,
7.2.6, 7.5.1, 7.5.2, 7.5.4 và 7.5.5.
5.3.4.2. Chất tải cho các mẫu
thử có vết nứt mỏi sơ bộ để đạt tới cường độ ứng suất KIAPP = (60)*(Rm/950).
Các mẫu thử có thể được chất tải bằng
phương pháp chuyển vị không đổi hoặc tải không đổi thích hợp,
5.3.4.3. Các mẫu thử có thể được
chất tải bằng phương pháp chuyển vị không đổi, phải xác định tải trọng bằng
phương pháp sau:
a) Tại lúc kết thúc thử nghiệm, ghi lại
chuyển vị của khe hở miệng vết nứt (CMOD) trước
khi đỡ tải.
b) Dỡ tải mẫu thử
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
5.3.4.4. Chất tải bằng
chuyển vị không đổi
Để thử nghiệm các mẫu thử
kéo đặc (CT) với sự chất tải bằng chuyển vị không đổi cần sử dụng
các phương trình sau:

trong đó
f(x) = (1-x)0,5 (0,748 -
2,176x + 3,53x2 - 2,55x3 + 0,62x4)

5.3.4.5. Điều kiện chất tải
không đổi
Phải sử dụng các phương trình hệ số cường độ ứng suất được đưa ra trong
ISO 7539-6 trong thử nghiệm các mẫu thử CT với phương pháp thử tải trọng không
đổi.
5.3.4.6. Tất cả các mẫu
thử phải đáp ứng các yêu cầu có hiệu lực được quy
định trong 7.6.6 e) của ISO 7539-6:2003, ngoại trừ các điều kiện đã được
miễn trừ trong 5.3.4.1.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
5.3.5.1. Đặt các mẫu thử trong
một buồng thử có áp suất cao
CHÚ THÍCH: Các khoảng thời gian kéo
dài sau khi chất tải và trước khi tiếp xúc với khí hydro có thể ảnh hưởng đến các kết quả cuối
cùng.
Rút khí (làm chân không) cho buồng thử
có thể loại bất cứ các vết không khí hoặc hơi ẩm nào do các thành buồng
hấp thụ. Có thể sử dụng việc làm sạch với khí thử bằng bơm chân không để nâng
cao hiệu quả làm sạch.
Tăng áp cho buồng thử có khí hydro tới
áp suất tối thiểu là 150 bar. Hàm lượng O2 trong khí hydro
không được vượt quá 1 ml/l
và hàm lượng nước không được vượt quá 3 ml/l.
5.3.5.2. Các mẫu thử phải được thử trong
thời gian ít nhất là 1000h ở nhiệt độ phòng.
3.5.6. Kiểm tra sự phát triển
của vết nứt
5.3.6.1. Sau khoảng thời gian
thử quy định, dỡ tải cho mẫu thử và đánh
dấu sự tăng trưởng của tạo
thành vết nứt do hydro (HAC)
khi sử dụng một trong các phương pháp sau:
a) Tạo mẫu bằng nhiệt cho mẫu thử ở khoảng 300 °C trong thời
gian 30 min.
b) Thực hiện chu trình ứng suất mỏi ở hệ số cường
độ ứng suất lớn nhất không vượt quá 0,6 KIAPP. Làm tăng vết
nứt lên ít nhất là 1 mm.
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
5.3.6.2. Đo độ tăng trưởng của vết nứt
bằng kính hiển vi điện
tử quét. Các số đo phải được lấy ở vị trí vuông góc với vết nứt ban đầu tại
25%, 50% và 75% của B. Tính toán giá trị trung bình của ba giá trị này.
5.2.6.3. Nếu độ tăng
trưởng trung bình đo được của
vết nứt không vượt quá 0,25 mm thì mẫu thử vượt qua được thử nghiệm.
5.3.7. Cấp chứng chỉ vật liệu làm
chai
5.3.7.1. Nếu tất cả các mẫu thử
vượt qua được thử nghiệm, vật liệu được cấp chứng chỉ đối với giới
hạn bền kéo lớn nhất bằng giá trị
trung bình của ba giá trị giới hạn bền
kéo thu được từ 5.3.3.2.
5.3.7.2. Nếu không đáp ứng được
yêu cầu có hiệu lực bắt buộc của 5.3.4.6 thì vật liệu phải thích hợp với chiều
dày thiết kế của thành chai.
5.3.8. Báo cáo thử nghiệm
Phải báo cáo các thông tin được mô tả
trong ISO 7539-6:2003, Điều 8, trừ 8e). Báo cáo phải chỉ ra các tiêu chí có hiệu
lực có được đáp ứng hay không và phải bao gồm các ảnh chụp cấu trúc tế vi trên kính
hiển vi điện tử quét. Báo cáo phải được lưu trữ lâu dài trên tệp tin (file) như
là hồ sơ
về
vật liệu chai đã được thử nghiệm và được chấp nhận.
5.4. Thử kéo
Phải thử nghiệm hai mẫu thử kéo theo
chiều dọc được lấy liền kề với các mẫu thử CT (nếu có thể áp dụng
được) từ vùng thành chai phù hợp với TCVN 7388-1 (ISO 9809-1).
...
...
...
Bạn phải
đăng nhập hoặc
đăng ký Thành Viên
TVPL Pro để sử dụng được đầy đủ các tiện ích gia tăng liên quan đến nội dung TCVN.
Mọi chi tiết xin liên hệ:
ĐT: (028) 3930 3279 DĐ: 0906 22 99 66
2) 1ml/l =1 ppm. Việc sử dụng ppm không được chấp nhận.