增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法与流程

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法。

背景技术：

1、增材制造的先进技术在核电领域的应用前景非常广泛，可实现复杂、精密部件的快速制造，特别有利于在核电机组大修期间应急更换部件的情况，以及小批量复杂工件的制备。但是，基于核电对安全问题的高度重视，增材制造的部件在使用前需要进行有效的评估。

2、因此，研究增材制造核电材料老化评价方法的研发对于增材制造技术在核电厂的应用具有显著的影响，只有可靠的评价方法才能为核电机组安全运行、提高经济效益提供可靠支撑。

3、核电厂中有一些常用的金属材料长期处于拉应力和腐蚀环境下，如低合金钢、不锈钢材料，会发生应力腐蚀开裂。对于常规制造的金属部件其应力腐蚀评价方法已形成切实可行的标准，评价结果可靠性较好。

4、但对于增材制造的部件尚未进行有效的评价，由于其存在显著的各向异性问题，常规的评价方法不能有效的对其进行评价，无法对其进行有效的寿命评估。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，包括以下步骤：

3、在增材部件的不同方向上取样，获取若干测试样品；

4、在模拟测试条件下，对测试样品进行应力腐蚀模拟试验，得出模拟环境下的延伸率δ模；

5、在惰性测试环境下，采用与模拟测试相同的测试条件进行应力腐蚀模拟试验，得出惰性环境下的延伸率δ惰；

6、根据模拟环境下的延伸率δ模与惰性环境下的延伸率δ惰的差异得出应力腐蚀敏感性iscc。

7、在一些实施例中，应力腐蚀敏感性iscc根据以下公式得出：

8、

9、其中，iscc为模拟环境水环境下的应力腐蚀敏感性；δ惰为惰性环境下的延伸率；δ模为模拟环境下的延伸率。

10、在一些实施例中，在增材部件上取样时，在增材部件的不同方向上取样。

11、在一些实施例中，以增材部件的中心为基准，在长度方向和宽度方向分别划分两段，形成四个区域，四个区域分别在长度方向、宽度方向、以及在长度方向两侧分别偏转45°的四个不同方向上分别取样，形成一组测试样品。

12、在一些实施例中，所述测试样品呈片状或棒状，将每组取样的测试样品串联或并联，在设定的应变速率下拉伸测试样品，同时进行测试。

13、在一些实施例中，将每组取样的测试样品串联时，每组测试样品试验过程中若有一个测试样品断裂，该组试验结束，重复进行至少三组测试样品有效测试后，求平均值；将每组取样的测试样品并联时，将每组测试样品全部拉断，重复进行至少三组测试样品有效测试。

14、在一些实施例中，将取样的测试样品放置在容器内进行测试，在模拟测试条件下，所述容器内存储有模拟溶液，在惰性环境下，所述容器内填充有惰性气体。

15、在一些实施例中，惰性测试环境下的如下测试条件与模拟测试环境下相同：测试样品尺寸、取样方式、应变速率。

16、在一些实施例中，在将取样的测试样品并联试验时，确定每个方向取样的测试样品的综合评价系数ki；

17、获得的ki值作为系数与部件受外界应力与总应力比值相乘，获得每个不同方位取样的系数xi值；

18、

19、其中fi为取样方向的分应力，ft为部件受到的总应力。

20、对xi的值进行归一化处理，获得最终的权重系数xi：

21、

22、n为在增材部件上的取样方向的数量；

23、对n个方向的测试样品的应力腐蚀敏感性进行权重计算iscc-q，iscc-q＝x1i1+x2+…+xnin。

24、在一些实施例中，ki的值取决于测试样品位置的环境特殊性、部件厚度、应力集中程度中的至少一项，ki的最大值为1，最小值为0.5，环境越恶劣、部件受力越复杂，ki的值越大。

25、实施本发明的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，具有以下有益效果：部件的应力腐蚀敏感性评价方法对在役部件开展应力分析，能分别考虑不同方向的应力腐蚀敏感性权重，进行综合计算，获得该部件的应力腐蚀敏感性。采用这种不同方向的应力腐蚀敏感性评价方法获得的结果可以有效的对增材制造材料的应力腐蚀敏感性进行评价，充分考虑了增材制造过程中各向异性的影响。

技术特征：

1.一种增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于，应力腐蚀敏感性iscc根据以下公式得出：

3.根据权利要求1所述的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于；在增材部件(1)上取样时，在增材部件(1)的不同方向上分别取样。

4.根据权利要求3所述的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于，以增材部件(1)的中心为基准，在长度方向和宽度方向分别划分两段，形成四个区域，四个区域分别在长度方向、宽度方向、以及在长度方向两侧分别偏转45°的四个不同方向上分别取样，形成一组测试样品(10)。

5.根据权利要求3或4所述的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于，所述测试样品(10)呈片状或棒状，将每组取样的测试样品(10)串联或并联，在设定的应变速率下拉伸测试样品(10)，同时进行测试。

6.根据权利要求5所述的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于，将每组取样的测试样品(10)串联时，每组测试样品(10)试验过程中若有一个测试样品(10)断裂，该组试验结束，重复进行至少三组测试样品(10)有效测试后，求平均值；将每组取样的测试样品(10)并联时，将每组测试样品(10)全部拉断，重复进行至少三组测试样品(10)有效测试。

7.根据权利要求5所述的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于，将取样的测试样品(10)放置在容器(20)内进行测试，在模拟测试条件下，所述容器(20)内存储有模拟溶液，在惰性环境下，所述容器(20)内填充有惰性气体。

8.根据权利要求7所述的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于，惰性测试环境下的如下测试条件与模拟测试环境下相同：测试样品(10)尺寸、取样方式、应变速率。

9.根据权利要求5所述的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于，在将取样的测试样品(10)并联试验时，确定每个方向取样的测试样品(10)的综合评价系数ki；

10.根据权利要求9所述的增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，其特征在于，ki的值取决于测试样品(10)位置的环境特殊性、部件厚度、应力集中程度中的至少一项，ki的最大值为1，最小值为0.5，环境越恶劣、部件受力越复杂，ki的值越大。

技术总结
本发明涉及一种增材制造材料的应力腐蚀敏感性测试方法，包括以下步骤：在增材部件的不同方向上取样，获取若干测试样品；在模拟测试条件下，对测试样品进行应力腐蚀模拟试验，得出模拟环境下的延伸率δ<subgt;模</subgt;；在惰性测试环境下，采用与模拟测试相同的测试条件进行应力腐蚀模拟试验，得出惰性环境下的延伸率δ<subgt;惰</subgt;；根据模拟环境下的延伸率δ<subgt;模</subgt;与惰性环境下的延伸率δ<subgt;惰</subgt;的差异得出应力腐蚀敏感性I<subgt;SCC</subgt;。部件的应力腐蚀敏感性评价方法能分别考虑不同方向的应力腐蚀敏感性权重，综合计算获得部件的应力腐蚀敏感性，获得的结果可有效对增材制造材料的应力腐蚀敏感性进行评价，充分考虑增材制造过程中各向异性的影响。

技术研发人员：施建辉,刘政平,刘恩凯,张大勇,苗闯,张晏玮,刘向兵,武焕春,祁爽,蒙新明,徐超亮,全琪炜
受保护的技术使用者：阳江核电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16