تسجل شهادة اختبار الصدمة نتائج اختبارات الصدمة Charpy V-notch التي يتم إجراؤها على العينات المقطوعة من مادة أو ملحم. تحدد مقاومة المادة للكسر الهش عند درجة حرارة منخفضة محددة — وهي خاصية حاسمة لأوعية الضغط والأنابيب والمكونات الهيكلية التي تعمل تحت درجة الحرارة المحيطة.
الإجابة السريعة
Quick Answer
تقدم شهادة اختبار الصدمة Charpy الطاقة الممتصة (بالجول أو قدم-رطل) المقاسة عند ضرب عينة مشطوفة بمطرقة البندول عند درجة حرارة محددة. وتُستخدم للتحقق من أن المادة تفي بالحد الأدنى من متطلبات الصلابة للمواصفة أو الكود المعني، خاصة للتطبيقات ذات درجات الحرارة المنخفضة أو التطبيقات التبريدية.
لماذا تهم صلابة الصدمة
يمكن للمعادن أن تظهر انتقالاً من الكسر الليّن إلى الهش (DBTT) مع انخفاض درجة الحرارة. فوق درجة حرارة الانتقال، يكون الكسر ليّناً (يمتص طاقة كبيرة، ويتشوه بشكل لدن). أسفل ذلك، يكون الكسر هشاً (طاقة ممتصة منخفضة، قليل من التشويه، كسر كارثي).
بالنسبة للفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك، يحدث هذا الانتقال في نطاق -50°C إلى +50°C حسب التركيب والبنية الدقيقة. لا تظهر الفولاذات المقاومة للصدأ الأوستنيتية والسبائك النيكلية معظمها انتقالاً من الكسر الليّن إلى الهش وتبقى ليّنة عند درجات الحرارة التبريدية.
تتطلب أوعية الضغط التي تعمل في المناخات الباردة والتطبيقات التبريدية وتطبيقات الغاز الطبيعي المسال مادة بصلابة محضونة على الحد الأدنى عند درجة حرارة المعادن ذات التصميم الأدنى (MDMT) لمنع الكسر الهش الكارثي.
طريقة اختبار Charpy V-Notch
هندسة العينة: شريط 10 مم × 10 مم × 55 مم مع شطبة V بعمق 2 مم وزاوية 45° في منتصف الطول. تُستخدم عينات أصغر (7.5 مم × 10 مم أو 5 مم × 10 مم) عندما تكون سماكة المادة غير كافية للعينات بحجم كامل.
إجراء الاختبار (ASTM A370، EN ISO 148-1):
- يتم تبريد (أو تسخين) العينة إلى درجة حرارة الاختبار المحددة في حمام سائل ونقلها إلى السندان خلال 5 ثوانٍ من الإزالة
- تضرب مطرقة البندول بقوة 300 جول (أو أكبر) العينة على الوجه المقابل للشطبة
- تُقاس الطاقة الممتصة من قِبل العينة أثناء كسرها من خلال التأرجح المتبقي للبندول
- يتم فحص سطح الكسر — قد يتم الإبلاغ أيضاً عن نسبة المساحة القص والتمدد الجانبي
الوحدات: جول (J) حسب معايير EN؛ قدم-رطل (ft-lb) حسب ASTM. التحويل: 1 ft-lb = 1.356 J.
اختيار درجة حرارة الاختبار
يتم اختيار درجة حرارة الاختبار بناءً على MDMT للمعدات:
| المعيار | قاعدة درجة حرارة الاختبار |
|---|---|
| ASME VIII-1 | حسب منحنيات درجة حرارة اختبار التأثير UCS-66/UCS-66M، أو MDMT المحددة على لوحة الاسم |
| ASME B31.3 | نفس VIII-1 لمنحنيات مادة الأنابيب |
| EN 13480 | أقل درجة حرارة تشغيل (LOT) أو درجة حرارة التصميم، أيهما أقل |
| API 5L PSL2 | محددة في تسمية درجة الأنبوب (مثل X65 QO عند -20°C) |
| EN 10028-3 | درجة حرارة اختبار خاصة بالصف (مثل P355NL1 تم اختبارها عند -40°C) |
بالنسبة لتأهيل إجراء الملحم (ASME IX QW-406.31)، يتم تحديد درجة حرارة اختبار Charpy المطلوبة بواسطة الكود المرجعي (مثل ASME VIII-1 أو B31.3) عند استدعاء اختبار التأثير الأساسي الإضافي.
الحد الأدنى من متطلبات الطاقة
معايير القبول تختلف حسب الكود والتطبيق. المعايير الشائعة:
| المعيار / التطبيق | الحد الأدنى من متوسط الطاقة | الحد الأدنى من القيمة الفردية |
|---|---|---|
| ASME VIII Div. 1 (UG-84) | 27 جول (20 قدم-رطل) لحجم كامل | 19 جول (14 قدم-رطل) |
| EN 10028-4 (لوحة تبريدية) | 27-47 جول حسب الصف | 70% من الحد الأدنى للمتوسط |
| API 5L PSL2 (الجسم) | 40 جول (29 قدم-رطل) لـ X65 وما فوق | 27 جول (20 قدم-رطل) |
| NORSOK MDS (Y30) | 45 جول متوسط عند -46°C | 30 جول |
| DNV-ST-F101 أنبوب تحت البحر | 100 جول على الأقل حسب الصف | — |
للعينات الأصغر حجماً، يتم تقليل القيم الدنيا بشكل متناسب. يحدد ASME VIII-1 UG-84(b)(4) عوامل التصحيح.
ما يجب أن تحتويه شهادة اختبار الصدمة
- تحديد المادة — رقم الحرارة/الدفعة، المواصفة، الصف، شكل المنتج، الأبعاد
- مختبر الاختبار — الاسم، رقم الاعتماد ISO 17025
- معيار الاختبار المعني — ASTM A370 أو EN ISO 148-1
- أبعاد العينة — حجم كامل أو أصغر حجماً (حدد عامل التقليل إن أمكن)
- اتجاه الشطبة — عرضي (T-L أو T-S) أو طولي (L-T) نسبة إلى اتجاه الدلفنة؛ يؤثر الاتجاه بشكل كبير على النتائج
- درجة حرارة الاختبار — محددة وفعلية (درجة حرارة الحمام مع مرجع المعايرة)
- نتائج العينة الفردية — الطاقة الممتصة لكل عينة (عادة 3 عينات لكل مجموعة)
- متوسط الطاقة الممتصة — محسوبة من النتائج الثلاث
- مظهر الكسر — نسبة مساحة القص (إن لزم الأمر)
- التمدد الجانبي (إن طلب من قِبل المواصفة)
- نجح / فشل مقابل معايير القبول المنصوصة
- توقيع الفني والتفويض المخبري
اختبار الصدمة في الملحم (PQR)
عند الحاجة إلى اختبار الصدمة لتأهيل إجراء الملحم، يتم قطع العينات من ثلاثة مواقع:
- معدن الملحم (WM): عينات متمركزة في ترسب الملحم
- خط الانصهار (FL): شطبة متمركزة على خط الانصهار بين الملحم والمعدن الأساسي
- منطقة التأثر الحراري (HAZ): شطبة على بعد 2 مم من خط الانصهار إلى منطقة التأثر الحراري
يجب أن تفي جميع المجموعات الثلاث بالحد الأدنى من متطلبات الطاقة. غالباً ما تكون نتائج منطقة التأثر الحراري الأكثر تحدياً في المرور لأن البنية الدقيقة في منطقة التأثر الحراري ذات الحبوب الخشنة تميل إلى أن تكون أقل صلابة من المعدن الأساسي أو ترسب الملحم.
ما الفرق بين اختبارات الصدمة Charpy و Izod؟
كلاهما يقيس الطاقة الممتصة في عينة مشطوفة يضربها بندول. تُدعم عينة Charpy عند الطرفين وتُضرب في المنتصف؛ عينة Izod متدلية (مثبتة من طرف واحد) وتُضرب بالقرب من الشطبة. Charpy هي المعيار للمعادن في الأكواد الصناعية وأوعية الضغط. Izod تُستخدم بشكل أساسي في اختبار البلاستيك.
هل تتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي اختبار صدمة Charpy؟
بشكل عام لا. الفولاذات المقاومة للصدأ الأوستنيتية (سلسلة 300)، والسبائك النيكلية، وأكثر السبائك غير الحديدية لا تظهر انتقالاً من الكسر الليّن إلى الهش وتحافظ على صلابة جيدة عند درجات الحرارة التبريدية. ASME VIII-1 تستثني هذه المواد من اختبار التأثير في معظم التطبيقات. ومع ذلك، قد يتم اختبار معدن الملحم في الملحمات الأوستنيتية عندما يتطلب الكود المرجعي بشكل محدد ذلك.
ما الذي يسبب فشل حرارة الفولاذ في اختبار صدمة Charpy؟
الأسباب الشائعة: محتوى عالي من الكبريت والفوسفور (تقلل شوائب الكبريتيد الصلابة)، حجم حبيبي خشن من المعالجة الحرارية غير المناسبة، كربون عالي أو منغنيز منخفض، وجود بنية دقيقة من الباينيت أو الماتنسيت من التبريد السريع، واتجاه عينة غير صحيح (استخدام عينات طولية حيث مطلوب عرضي).
هل يمكن إعادة اختبار نتائج اختبار الصدمة إذا فشلت عينة واحدة؟
نعم، بموجب بروتوكول إعادة اختبار محدد. يسمح ASTM A370 المتطلب الإضافي S5 و EN ISO 148-1 بإعادة الاختبار إذا لم يقل أكثر من عينة واحدة عن القيمة الفردية الدنيا والمتوسط يفي بالحد الأدنى. قد يتم إجراء إعادة اختبار لثلاث عينات إضافية؛ يجب أن تفي جميع العينات الثلاث بمتوسط الحد الأدنى، وقد لا تقل أي عينة واحدة عن ثلثي الحد الأدنى للمتوسط.
ما هو MDMT وكيف يتعلق باختبار الصدمة؟
MDMT (درجة حرارة المعادن ذات التصميم الأدنى) هي أقل درجة حرارة يتم تصميم وعاء الضغط للعمل بها في الخدمة المضغوطة الكاملة. يتطلب ASME VIII-1 أن يتم اختبار المادة والملحمات عند أو أقل من MDMT ما لم تقع مجموعة من الصف المادي والسماكة ودرجة الحرارة ضمن منحنيات الإعفاء من UCS-66. يتم وضع علامة MDMT بشكل دائم على لوحة الاسم للوعاء المكتمل.
Ready to automate your certificate workflow?
Try TestCert free