प्रभाव परीक्षण प्रमाणपत्र सामग्री या वेल्ड से काटे गए नमूनों पर किए गए Charpy V-notch प्रभाव परीक्षणों के परिणामों को रिकॉर्ड करता है। यह एक निर्दिष्ट कम तापमान पर सामग्री के नाजुक फ्रैक्चर के प्रतिरोध को परिमाणित करता है — दबाव वाहिकाओं, पाइपलाइनों और संरचनात्मक घटकों के लिए एक महत्वपूर्ण संपत्ति जो कमरे के तापमान से नीचे काम करती है।
त्वरित उत्तर
Quick Answer
Charpy प्रभाव परीक्षण प्रमाणपत्र अवशोषित ऊर्जा (joules या feet-pounds में) की रिपोर्ट करता है जो एक निर्दिष्ट तापमान पर एक पेंडुलम हैमर द्वारा मारा गया notched नमूना से मापी जाती है। इसका उपयोग यह सत्यापित करने के लिए किया जाता है कि सामग्री लागू विशिष्टता या कोड की न्यूनतम कठोरता आवश्यकताओं को पूरा करती है, विशेष रूप से कम तापमान या cryogenic सेवा अनुप्रयोगों के लिए।
प्रभाव कठोरता क्यों महत्वपूर्ण है
धातुएं जैसे-जैसे तापमान घटता है, ductile-to-brittle transition (DBTT) प्रदर्शित कर सकती हैं। संक्रमण तापमान से ऊपर, विफलता ductile है (महत्वपूर्ण ऊर्जा अवशोषित करता है, प्लास्टिक विकृति)। इसके नीचे, विफलता brittle है (कम अवशोषित ऊर्जा, कम विकृति, विनाशकारी फ्रैक्चर)।
कार्बन स्टील और निम्न-मिश्र धातु स्टील के लिए, यह संक्रमण संरचना और सूक्ष्म संरचना के आधार पर -50°C से +50°C की सीमा में होता है। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील और अधिकांश nickel मिश्र धातु एक ductile-to-brittle transition प्रदर्शित नहीं करते हैं और cryogenic तापमान पर अच्छी कठोरता बनाए रखते हैं।
ठंडी जलवायु में, cryogenic सेवा, और LNG अनुप्रयोगों में काम करने वाले दबाव वाहिकाओं को न्यूनतम डिजाइन धातु तापमान (MDMT) पर गारंटीकृत न्यूनतम कठोरता वाली सामग्री की आवश्यकता होती है ताकि विनाशकारी brittle फ्रैक्चर को रोका जा सके।
Charpy V-Notch परीक्षण विधि
नमूना ज्यामिति: 10 मिमी × 10 मिमी × 55 मिमी बार जिसमें मध्य-लंबाई पर 2 मिमी गहरा, 45° V-notch है। सब-साइज़ नमूने (7.5 मिमी × 10 मिमी या 5 मिमी × 10 मिमी) का उपयोग किया जाता है जब सामग्री की मोटाई पूर्ण आकार के नमूनों के लिए अपर्याप्त होती है।
परीक्षण प्रक्रिया (ASTM A370, EN ISO 148-1):
- नमूने को तरल स्नान में निर्दिष्ट परीक्षण तापमान तक ठंडा (या गर्म) किया जाता है और हटाने के 5 सेकंड के भीतर anvil में स्थानांतरित किया जाता है
- 300 J (या अधिक) पेंडुलम हैमर notch के विपरीत चेहरे पर नमूने को मारता है
- नमूना फ्रैक्चर करते समय अवशोषित ऊर्जा पेंडुलम की अवशिष्ट झूलन से मापी जाती है
- फ्रैक्चर सतह की जांच की जाती है — shear area का प्रतिशत और lateral expansion भी रिपोर्ट किया जा सकता है
इकाइयां: EN standards के अनुसार Joules (J); ASTM के अनुसार foot-pounds (ft-lb)। रूपांतरण: 1 ft-lb = 1.356 J।
परीक्षण तापमान चयन
परीक्षण तापमान उपकरण के MDMT के आधार पर चुना जाता है:
| मानदंड | परीक्षण तापमान नियम |
|---|---|
| ASME VIII-1 | UCS-66/UCS-66M impact test temperature curves के अनुसार, या nameplate पर चिह्नित MDMT |
| ASME B31.3 | पाइपिंग सामग्री curves के लिए VIII-1 के समान |
| EN 13480 | सबसे कम ऑपरेटिंग तापमान (LOT) या डिजाइन तापमान, जो कम हो |
| API 5L PSL2 | पाइप ग्रेड नामकरण में निर्दिष्ट (जैसे, X65 QO -20°C पर) |
| EN 10028-3 | ग्रेड-विशिष्ट परीक्षण तापमान (जैसे, P355NL1 -40°C पर परीक्षण) |
वेल्डिंग प्रक्रिया योग्यता (ASME IX QW-406.31) के लिए, आवश्यक Charpy परीक्षण तापमान reference code (जैसे, ASME VIII-1 या B31.3) द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है जब supplementary essential variable impact testing invoke की जाती है।
न्यूनतम ऊर्जा आवश्यकताएं
स्वीकृति मानदंड कोड और अनुप्रयोग द्वारा भिन्न होते हैं। सामान्य benchmarks:
| मानदंड / अनुप्रयोग | न्यूनतम औसत ऊर्जा | न्यूनतम एकल मान |
|---|---|---|
| ASME VIII Div. 1 (UG-84) | पूर्ण आकार के लिए 27 J (20 ft-lb) | 19 J (14 ft-lb) |
| EN 10028-4 (cryogenic plate) | ग्रेड के आधार पर 27-47 J | औसत न्यूनतम का 70% |
| API 5L PSL2 (body) | X65 और ऊपर के लिए 40 J (29 ft-lb) | 27 J (20 ft-lb) |
| NORSOK MDS (Y30) | -46°C पर 45 J औसत | 30 J |
| DNV-ST-F101 subsea pipeline | ग्रेड के आधार पर न्यूनतम 100 J | — |
सब-साइज़ नमूनों के लिए, न्यूनतम मान आनुपातिक रूप से कम किए जाते हैं। ASME VIII-1 UG-84(b)(4) correction factors निर्दिष्ट करता है।
प्रभाव परीक्षण प्रमाणपत्र में क्या होना चाहिए
- सामग्री पहचान — heat/lot number, specification, grade, product form, dimensions
- परीक्षण प्रयोगशाला — नाम, ISO 17025 accreditation number
- लागू परीक्षण मानदंड — ASTM A370 या EN ISO 148-1
- नमूना आयाम — पूर्ण आकार या सब-साइज़ (लागू होने पर reduction factor बताएं)
- Notch अभिविन्यास — rolling direction के सापेक्ष transverse (T-L या T-S) या longitudinal (L-T); अभिविन्यास परिणामों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है
- परीक्षण तापमान — specified और actual (bath temperature calibration reference के साथ)
- व्यक्तिगत नमूना परिणाम — प्रत्येक नमूने के लिए अवशोषित ऊर्जा (आमतौर पर set प्रति 3 नमूने)
- औसत अवशोषित ऊर्जा — तीन परिणामों से calculated
- Fracture appearance — % shear area (यदि आवश्यक हो)
- Lateral expansion (यदि specification द्वारा आवश्यक हो)
- Pass / Fail stated acceptance criteria के विरुद्ध
- Technician signature और laboratory authorization
वेल्ड प्रभाव परीक्षण (PQR)
जब वेल्डिंग प्रक्रिया योग्यता के लिए प्रभाव परीक्षण की आवश्यकता होती है, तो नमूने तीन locations से काटे जाते हैं:
- वेल्ड मेटल (WM): नमूने weld deposit में centered
- Fusion line (FL): Notch fusion line के बीच weld और base metal के बीच centered
- Heat-affected zone (HAZ): Notch fusion line से 2 मिमी HAZ में
तीनों sets को न्यूनतम ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। HAZ परिणाम अक्सर pass करने के लिए सबसे challenging होते हैं क्योंकि coarse-grained HAZ में microstructure base metal या weld deposit से कम tough होता है।
Charpy और Izod प्रभाव परीक्षणों में क्या अंतर है?
दोनों एक पेंडुलम द्वारा मारे गए notched नमूने में अवशोषित ऊर्जा को मापते हैं। Charpy नमूना दोनों सिरों पर supported है और बीच में मारा जाता है; Izod नमूना cantilevered (एक सिरे पर fixed) है और notch के पास मारा जाता है। Charpy औद्योगिक और दबाव उपकरण कोड में धातुओं के लिए मानक है। Izod मुख्य रूप से plastics testing में उपयोग किया जाता है।
क्या austenitic stainless steel को Charpy प्रभाव परीक्षण की आवश्यकता है?
आम तौर पर नहीं। Austenitic stainless steels (300-series), nickel-based alloys, और अधिकांश non-ferrous alloys ductile-to-brittle transition प्रदर्शित नहीं करते हैं और cryogenic temperatures पर अच्छी कठोरता बनाए रखते हैं। ASME VIII-1 अधिकांश अनुप्रयोगों में इन सामग्रियों को प्रभाव परीक्षण से exempted करता है। हालांकि, austenitic welds में weld metal को प्रभाव परीक्षण किया जा सकता है जब reference code विशेष रूप से इसकी आवश्यकता हो।
स्टील का heat Charpy प्रभाव परीक्षण में fail करने का कारण क्या है?
सामान्य कारण: high sulfur और phosphorus content (sulfide inclusions कठोरता को कम करते हैं), improper heat treatment से coarse grain size, high carbon या low manganese, rapid cooling से bainite या martensite microstructures की उपस्थिति, और improper specimen orientation (जहां transverse आवश्यक है वहां longitudinal specimens का उपयोग)।
क्या प्रभाव परीक्षण परिणामों को फिर से परीक्षण किया जा सकता है यदि एक नमूना fail हो?
हां, एक specific re-test protocol के तहत। ASTM A370 Supplementary Requirement S5 और EN ISO 148-1 re-testing की अनुमति देते हैं यदि न्यूनतम one से अधिक नमूने minimum individual value से कम न हो और average अभी भी minimum को पूरा करे। तीन additional specimens का re-test किया जा सकता है; सभी तीनों को minimum average को पूरा करना चाहिए, और कोई भी single specimen minimum average के दो-तिहाई से कम नहीं हो सकता।
MDMT क्या है और यह प्रभाव परीक्षण से कैसे संबंधित है?
MDMT (Minimum Design Metal Temperature) सबसे कम तापमान है जिस पर एक pressure vessel को full pressurized service में operate करने के लिए design किया गया है। ASME VIII-1 आवश्यकता है कि material और इसके welds को MDMT पर या उससे नीचे impact tested किया जाए जब तक कि material grade, thickness, और temperature का combination UCS-66 के exemption curves के भीतर न हो। MDMT completed vessel के nameplate पर permanently marked होता है।
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