ใบรับรองการทดสอบความแข็ง (Charpy): วัดอะไร

ใบรับรองการทดสอบความแข็งบันทึกผลลัพธ์ของการทดสอบความแข็ง Charpy V-notch ที่ดำเนินการกับตัวอย่างที่ตัดออกจากวัสดุหรือการเชื่อม จะระบุปริมาณความต้านทานของวัสดุต่อการแตกหักแบบเปราะในอุณหภูมิต่ำที่กำหนด — คุณสมบัติที่สำคัญสำหรับเรือเก็บความดัน ท่อส่ง และส่วนประกอบโครงสร้างที่ทำงานต่ำกว่าอุณหภูมิในห้อง

คำตอบด่วน

Quick Answer

ใบรับรองการทดสอบความแข็ง Charpy รายงานพลังงานที่ดูดซึม (เป็นจูล หรือ foot-pound) ที่วัดได้เมื่อตัวอย่าง V-notch ถูกชนโดยค้อน pendulum ที่อุณหภูมิที่กำหนด ใช้เพื่อตรวจสอบว่าวัสดุเป็นไปตามความต้องการความแข็งแรงขั้นต่ำของข้อกำหนดหรือรหัสที่ใช้ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำหรือบริการ cryogenic

เหตุใดความแข็งแรงของการกระทบจึงมีความสำคัญ

โลหะสามารถแสดงการเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะ (DBTT) เมื่ออุณหภูมิลดลง เหนืออุณหภูมิการเปลี่ยน ความล้มเหลวจะเหนียว (ดูดซึมพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ การเปลี่ยนรูปร่างพลาสติก) ด้านล่างนั้น ความล้มเหลวจะเปราะ (พลังงานดูดซึมต่ำ การเปลี่ยนรูปร่างเพียงเล็กน้อย การแตกหักทั่วไป)

สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมต่ำ การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นในช่วง -50°C ถึง +50°C ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและจุลภาค เหล็กกล้าไม่มีสนิมออสเตนติกและผสมนิกเกลส่วนใหญ่ไม่แสดงการเปลี่ยนเหนียวเป็นเปราะ และรักษาความแข็งแรงที่ดีที่อุณหภูมิ cryogenic

เรือเก็บความดันที่ทำงานในสภาพอากาศที่หนาวเย็น บริการ cryogenic และการใช้งาน LNG ต้องใช้วัสดุที่มีความแข็งแรงขั้นต่ำที่รับประกันที่อุณหภูมิโลหะที่ต่ำที่สุดในการออกแบบ (MDMT) เพื่อป้องกันการแตกหักแบบเปราะที่ร้ายแรง

วิธีการทดสอบ Charpy V-Notch

เรขาคณิตของตัวอย่าง: แท่งขนาด 10 มม × 10 มม × 55 มม พร้อม V-notch ลึก 2 มม มุม 45° อยู่ตรงกลางความยาว ใช้ตัวอย่างขนาดย่อย (7.5 มม × 10 มม หรือ 5 มม × 10 มม) เมื่อความหนาของวัสดุไม่เพียงพอสำหรับตัวอย่างขนาดเต็ม

ขั้นตอนการทดสอบ (ASTM A370, EN ISO 148-1):

ตัวอย่างจะถูกทำให้เย็น (หรือร้อน) ถึงอุณหภูมิการทดสอบที่กำหนดในอ่างของเหลว และโอนไปยังลานแปรรูปภายใน 5 วินาทีหลังจากนำออก
ค้อน pendulum 300 J (หรือมากกว่า) ชนตัวอย่างด้านที่อยู่ตรงข้ามกับ V-notch
พลังงานที่ดูดซึมโดยตัวอย่างเมื่อแตกหักจะถูกวัดจากการสั่นเหลือของ pendulum
ตรวจสอบพื้นผิวการแตกหัก — อาจรายงานเปอร์เซ็นต์พื้นที่แรงเฉือนและการขยายด้านข้างด้วย

หน่วย: จูล (J) ตามมาตรฐาน EN; foot-pound (ft-lb) ตามมาตรฐาน ASTM การแปลง: 1 ft-lb = 1.356 J

การเลือกอุณหภูมิการทดสอบ

เลือกอุณหภูมิการทดสอบตามที่ MDMT ของอุปกรณ์:

มาตรฐาน	กฎอุณหภูมิการทดสอบ
ASME VIII-1	ตามเส้นโค้งอุณหภูมิการทดสอบความแข็ง UCS-66/UCS-66M หรือ MDMT ที่ทำเครื่องหมายไว้บนแผ่นชื่อ
ASME B31.3	เหมือนกับ VIII-1 สำหรับเส้นโค้งวัสดุท่อส่ง
EN 13480	อุณหภูมิการทำงานต่ำสุด (LOT) หรืออุณหภูมิการออกแบบ ทั่วไป
API 5L PSL2	ระบุไว้ในการกำหนดระดับท่อ (เช่น X65 QO ที่ -20°C)
EN 10028-3	อุณหภูมิการทดสอบที่เฉพาะเจาะจงสำหรับชั้น (เช่น P355NL1 ทดสอบที่ -40°C)

สำหรับการอนุมัติขั้นตอนการเชื่อม (ASME IX QW-406.31) อุณหภูมิการทดสอบ Charpy ที่จำเป็นจะระบุโดยรหัสอ้างอิง (เช่น ASME VIII-1 หรือ B31.3) เมื่อมีการเรียกการทดสอบความแข็งตัวแปรเพิ่มเติม

ความต้องการพลังงานขั้นต่ำ

เกณฑ์การยอมรับแตกต่างกันไปตามรหัสและการใช้งาน เกณฑ์ทั่วไป:

มาตรฐาน / การใช้งาน	พลังงานเฉลี่ยขั้นต่ำ	ค่าเดี่ยวขั้นต่ำ
ASME VIII Div. 1 (UG-84)	27 J (20 ft-lb) สำหรับขนาดเต็ม	19 J (14 ft-lb)
EN 10028-4 (จาน cryogenic)	27-47 J ตามชั้น	70% ของค่าเฉลี่ยขั้นต่ำ
API 5L PSL2 (ลำตัว)	40 J (29 ft-lb) สำหรับ X65 และสูงกว่า	27 J (20 ft-lb)
NORSOK MDS (Y30)	ค่าเฉลี่ย 45 J ที่ -46°C	30 J
DNV-ST-F101 ท่อทำงานใต้ทะเล	อย่างน้อย 100 J ตามชั้น	—

สำหรับตัวอย่างขนาดย่อย ค่าต่ำสุดจะลดลงตามสัดส่วน ASME VIII-1 UG-84(b)(4) ระบุปัจจัยการแก้ไข

สิ่งที่ใบรับรองการทดสอบความแข็งต้องมี

ระบุวัสดุ — หมายเลขเตา/แบตช์ ข้อมูลจำเพาะ ชั้น รูปแบบสินค้า ขนาด
ห้องปฏิบัติการทดสอบ — ชื่อ หมายเลขการรับรอง ISO 17025
มาตรฐานการทดสอบที่ใช้บังคับ — ASTM A370 หรือ EN ISO 148-1
ขนาดของตัวอย่าง — ขนาดเต็มหรือขนาดย่อย (ระบุปัจจัยการลดขนาดหากใช้บังคับ)
ทิศทาง V-notch — ตามขวาง (T-L หรือ T-S) หรือตามยาว (L-T) สัมพันธ์กับทิศทางการม้วน ทิศทางมีผลกระทบต่อผลลัพธ์อย่างมีนัยสำคัญ
อุณหภูมิการทดสอบ — กำหนดและจริง (อุณหภูมิอ่างน้ำพร้อมข้อมูลอ้างอิงการสอบเทียม)
ผลลัพธ์ตัวอย่างแต่ละรายการ — พลังงานที่ดูดซึมสำหรับแต่ละตัวอย่าง (โดยทั่วไปตัวอย่าง 3 ตัวต่อชุด)
พลังงานดูดซึมเฉลี่ย — คำนวณจากผลลัพธ์ทั้งสาม
รูปลักษณ์การแตกหัก — % พื้นที่แรงเฉือน (หากจำเป็น)
การขยายด้านข้าง (หากข้อมูลจำเพาะต้องการ)
ผ่าน / ไม่ผ่าน เทียบกับเกณฑ์การยอมรับที่ระบุ
ลายเซ็นของช่างเทคนิคและการอนุมัติห้องปฏิบัติการ

การทดสอบความแข็งการเชื่อม (PQR)

เมื่อต้องการการทดสอบความแข็งเพื่อการอนุมัติขั้นตอนการเชื่อม ตัวอย่างจะนำมาจากสามตำแหน่ง:

โลหะเชื่อม (WM): ตัวอย่างอยู่ตรงกลางเก็บโลหะเชื่อม
เส้นหลอม (FL): V-notch อยู่ตรงกลางเส้นหลอมระหว่างการเชื่อมและโลหะฐาน
โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ): V-notch ห่างจากเส้นหลอม 2 มม เข้าไปในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน

ชุดทั้งสามต้องตรงตามความต้องการพลังงานขั้นต่ำ ผลลัพธ์ HAZ มักเป็นที่ท้าทายมากที่สุดในการผ่านเพราะจุลภาคในเมล็ด HAZ มีแนวโน้มที่จะแข็งแรงน้อยกว่าโลหะฐานหรือเก็บโลหะเชื่อม

ความแตกต่างระหว่างการทดสอบความแข็ง Charpy และ Izod คืออะไร

ทั้งสองวัดพลังงานที่ดูดซึมในตัวอย่างที่มี V-notch ถูกชนโดย pendulum ตัวอย่าง Charpy ได้รับการสนับสนุนที่ปลายทั้งสองข้างและถูกชนกลาง ตัวอย่าง Izod เป็นแบบคานยื่น (ตรึงไว้ที่ปลายหนึ่ง) และถูกชนใกล้ V-notch Charpy เป็นมาตรฐานสำหรับโลหะในรหัสอุตสาหกรรมและอุปกรณ์ความดัน Izod ใช้หลักในการทดสอบพลาสติก

เหล็กกล้าไม่มีสนิมออสเตนติกต้องการการทดสอบความแข็ง Charpy หรือไม่

โดยทั่วไปไม่ใช่ เหล็กกล้าไม่มีสนิมออสเตนติก (ซีรี่ส์ 300) ผสมอพยพตามปกติและผสมโลหะส่วนใหญ่ไม่แสดงการเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะ และรักษาความแข็งแรงที่ดีที่อุณหภูมิ cryogenic ASME VIII-1 ยกเว้นวัสดุเหล่านี้จากการทดสอบความแข็งในการใช้งานส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม โลหะเชื่อมในการเชื่อมออสเตนติกอาจได้รับการทดสอบความแข็งเมื่อรหัสอ้างอิงต้องการโดยเฉพาะ

สิ่งที่ทำให้เตาของเหล็กล้มเหลวในการทดสอบความแข็ง Charpy คืออะไร

สาเหตุทั่วไป: ปริมาณกำมะฉูและฟอสฟอรัสสูง (ส่วนผสมซัลไฟด์ลดความแข็งแรง) ขนาดเมล็ดหยาบจากการบำรุงรักษาความร้อนไม่เหมาะสม คาร์บอนสูงหรือแมงกานีส ต่ำ การมีอยู่ของจุลภาค bainite หรือ martensite จากการทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว และการวางแนวตัวอย่างไม่ถูกต้อง (ใช้ตัวอย่างตามยาวซึ่งต้องการตามขวาง)

สามารถทดสอบผลลัพธ์การทดสอบความแข็งอีกครั้งได้หรือไม่หากตัวอย่างล้มเหลว

ใช่ ตามโปรโตคอลการทดสอบซ้ำที่เฉพาะเจาะจง ASTM A370 ข้อกำหนดเพิ่มเติม S5 และ EN ISO 148-1 อนุญาตให้ทดสอบซ้ำได้หากตัวอย่างมากกว่าหนึ่งตัวอย่างลดลงต่ำกว่าค่าขั้นต่ำแต่ละรายการ และค่าเฉลี่ยยังคงตรงตามขั้นต่ำ อาจทำการทดสอบซ้ำตัวอย่างเพิ่มเติมสามตัวอย่าง ทั้งสามต้องตรงตามค่าเฉลี่ยขั้นต่ำ และไม่มีตัวอย่างเดี่ยวใดที่อาจลดลงต่ำกว่าสองในสามของค่าเฉลี่ยขั้นต่ำ

MDMT คืออะไร และมีความเกี่ยวข้องกับการทดสอบความแข็งอย่างไร

MDMT (อุณหภูมิโลหะที่ต่ำที่สุดในการออกแบบ) คืออุณหภูมิต่ำสุดที่เรือเก็บความดันถูกออกแบบมาเพื่อทำงานในการให้บริการที่มีความดันเต็มที่ ASME VIII-1 ต้องให้วัสดุและการเชื่อมของวัสดุได้รับการทดสอบความแข็งที่ MDMT หรือต่ำกว่า เว้นแต่การรวมกันของชั้นวัสดุ ความหนา และอุณหภูมิจะอยู่ในเส้นโค้งยกเว้นของ UCS-66 MDMT ถูกทำเครื่องหมายอย่างถาวรบนแผ่นชื่อของเรือเก็บความดันที่สมบูรณ์

Ready to automate your certificate workflow?

Try TestCert free

ใบรับรองการทดสอบความแข็ง: วิธี Charpy อุณหภูมิการทดสอบ และสิ่งที่ใบรับรองต้องมี