GB/T 29459.1-2025 在役承压设备金属材料小冲杆试验方法 第1部分：总则

　　ICS 77. 040. 10 CCS H 22

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 29459. 1—2025代替 GB/T29459. 1—2012

　　在役承压设备金属材料小冲杆试验方法

　　第 1 部分:总则

　　Smallpunch testmethodsofmetallicmaterialsforin-servicepressure

　　equipment—Part1:Generalrequirements

　　2025-12-02发布 2025-12-02实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 29459. 1—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语 、定义和符号 1

　　4 原理和流程 3

　　5 取样 4

　　6 试样制备 5

　　7 试验 5

　　8 数据分析 8

　　9 试验报告 8

　　附录 A (规范性) 小冲杆试验温度控制和测量要求 10

　　附录 B (规范性) 小冲杆试验机刚度修正方法 13

　　Ⅰ

　　GB/T 29459. 1—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件是 GB/T 29459《在役承压设备金属材料小冲杆试验方法》的第 1 部分 。 GB/T 29459 已经发布了以下部分 :

　　— 第 1部分 :总则 ;

　　— 第 2部分 :室温下拉伸性能试验方法 ;

　　— 第 3部分 :断裂韧度试验方法 。

　　本文件代替 GB/T 29459. 1—2012《在役承压设备金属材料小冲杆试验方法 第 1 部分 : 总则》, 与

　　GB/T 29459. 1—2012相比 ,除结构调整和编辑性改动外 ,主要技术变化如下 :

　　a) 更改了术语“小冲杆试验”“载荷-位移曲线”“最大载荷”及其定义(见 3. 1. 1、3. 1.8、3. 1. 10,2012年版的 3. 1. 1、3. 1. 4、3. 1. 6) ;

　　b) 增加了术语 “小冲杆拉伸试验”“小冲杆断裂韧性试验”“试件”“小冲杆试样”“压头位移 ”“挠度” “载荷-挠度曲线”“蠕 变 挠 度 曲 线”“小 冲 杆 蠕 变 断 裂 时 间 ”及 其 定 义(见 3. 1. 2~ 3. 1. 7、3. 1. 9、 3. 1. 11、3. 1. 12) ;

　　c) 删除了术语 “载荷”“位移”“小冲杆试验能量值”“完全断裂载荷”“断裂位移”“试片”“试样 ”及其定义(见 2012年版的 3. 1. 2、3. 1. 3、3. 1. 5、3. 1. 7~ 3. 1. 10) ;

　　d) 增加了原理和流程(见第 4章) ;

　　e) 更改了取样要求(见第 5 章 ,2012年版的 4. 1) ;

　　f) 更改了试样制备要求(见第 6章 ,2012年版的 4. 2) ;

　　g) 更改了试验装置和测试系统的相关要求(见 7. 1、7. 2,2012年版的第 5 章) ;

　　h) 增加了对试验步骤的要求(见 7. 3) ;

　　i) 增加了对数据分析的要求(见第 8章) ;

　　j) 更改了试验报告的内容(见第 9章 ,2012年版的第 6章) ;

　　k) 增加了小冲杆试验温度控制和测量要求(见附录 A) ;

　　l) 增加了小冲杆试验机刚度修正方法(见附录 B) 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国特种设备检测研究院 、华东理工大学 、中国石油大学(华东) 、福建理工大学 、中国石化工程建设有限公司 、湖北特种设备检验检测研究院 、上海市特种设备监督检验技术研究院有限公司 、兰州兰石重型装备股份有限公司 、机械工业兰州石油化工设备检测所有限公司 、中国石化上海高桥石油化工有限公司 、中石化(天津)石油化工有限公司 、上海蓝滨石化设备有限责任公司 、哈尔滨锅炉厂有限责任公司 、武汉市润之达石化设备有限公司 、中国石油化工股份有限公司济南分公司 、北京广厦环能科技股份有限公司 、甘肃省特种设备检验检测研究院 、甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 、福建商学院 、福建省锅炉压力容器检验研究院 、上海蓝凯设备科技有限公司 。

　　本文件主要起草人 :徐彤 、钟继如 、沈红杰 、宋明 、贾国栋 、孙海生 、张雪涛 、龚凌诸 、王琼琦 、关凯书 、邓阳春 、王金光 、刘祚平 、苏 厚 德 、杨 宇 清 、张 凯 、陈 勇 、张 元 友 、许 笑 梅 、郑 维 信 、束 润 涛 、程 义 、郭 璟 倩 、司俊 、马一鸣 、张美华 、杨晓翔 、梁航 、贾晓亮 、李沧 、孙宝财 、刘永超 、冯焕林 、刘新星 。

　　本文件于 2012年首次发布 ,本次为第一次修订 。

　　Ⅲ

　　GB/T 29459. 1—2025

　　引 言

　　如何检测在役承压设备材料退化状况一直是在役检验中的热点问题 。传统无损检测难以评价材料力学性能 。表面金相只能了解材料组织的变化 ,不足以定量评价材料力学性能 。 常规力学性能试验方法需要试样体积大 ,取样会造成设备明显损伤 。GB/T 29459是微损取样力学性能测试的标准 , 旨在规范小冲杆试验方法和实现小冲杆试验获取材料标准力学性能 ,拟由六个部分构成 。

　　— 第 1部分 :总则 。 目的在 于 规 范 小 冲 杆 试 验 的 通 用 要 求 , 包 括 试 样 、试 验 装 置 、卡 具 、试 验 步骤等 。

　　— 第 2部分 :室温下拉伸性能试验方法 。 目的在于通过小冲杆试验获得材料的标准拉伸性能 。

　　— 第 3部分 :断裂韧度试验方法 。 目的在于通过小冲杆试验获得材料的标准断裂韧性 。

　　— 第 4部分 :蠕变性能试验方法 。 目的在于通过小冲杆试验获得材料的标准蠕变性能 。

　　— 第 5部分 :韧脆转变温度试验方法 。 目的在于通过小冲杆试验获得材料的标准韧脆转变温度 。

　　— 第 6部分 :疲劳性能试验方法 。 目的在于实现小冲杆试验结果转换为材料标准疲劳性能 。

　　GB/T 29459. 1、GB/T 29459. 2 自 2012年发布以来 , 在指导在役承压设备金属材料性能评估中发挥了重要作用 。近年来随着小冲杆试验方法技术的发展 ,又推出 GB/T 29459. 3,并计划推出第 4 部分 、第 5部分和第 6部分 ,从而完善 GB/T 29459小冲杆试验方法系列标准 。 10余年来 ,在 GB/T 29459的指导下 ,小冲杆试验在国内石化 、电力等能源化工行业的承压设备金属材料性能评估中得到成功应用 ,积累了丰富的经验与数据 ,建立了多钢种多牌号金属材料关联系数数据库 ,提高了评估精度 ,扩大了标准适用范围 。

　　Ⅳ

　　GB/T 29459. 1—2025

　　在役承压设备金属材料小冲杆试验方法

　　第 1 部分:总则

　　1 范围

　　本文件规定了在役承压设备金属材料小冲杆试验方法的通用要求 。

　　本文件适用于承压设备金属材料 ,其他金属材料参照执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 12160—2019 金属材料 单轴试验用引伸计系统的标定

　　GB/T 16825. 1—2022 金属材料 静力单轴试验机的检验与校准 第 1 部分 :拉力和(或) 压力试验机 测力系统的检验与校准

　　3 术语、定义和符号

　　3. 1 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1. 1

　　小冲杆试验 smallpunch test

　　将试样边缘固定 ,通过压杆顶端的半球形或球形压头对试样夹持区中心处进行加载 ,获得材料力学性能的试验方法 。

　　3. 1.2

　　小冲杆拉伸试验 smallpunch tensile test

　　将试样边缘固定 , 以恒定的横梁位移速率通过压杆顶端的半球形或球形压头对试样夹持区中心处进行加载 ,直至试样发生断裂 ,通过测量施加在试样上的载荷 、压头位移或试样挠度获得材料拉伸力学性能的试验方法 。

　　3. 1.3

　　小冲杆断裂韧性试验 smallpunch fracture toughnesstest

　　将试样边缘固定 , 以恒定的横梁位移速率通过压杆顶端的半球形或球形压头对试样夹持区中心处进行加载 ,直至试样发生断裂 ,通过测量施加在试样上的载荷 、压头位移 、断裂处的厚度或裂纹长度 ,获得材料断裂韧度或裂纹扩展阻力曲线及断裂韧度的试验方法 。

　　3. 1.4

　　试件 sample

　　从设备上取下 ,用于加工小冲杆试样的片状材料 。

　　1

　　GB/T 29459. 1—2025

　　3. 1.5

　　小冲杆试样 smallpunch testspecimen

　　经过加工制成能供小冲杆试验的样品 。

　　注 : 通常为圆形片状结构 。

　　3. 1.6

　　压头位移 punch tip displacement

　　v

　　压头与试样表面初始接触后 ,压头顶部移动的距离 。

　　3. 1.7

　　挠度 deflection

　　u

　　压头与试样表面初始接触后 ,试样与压头接触面的背面中心点移动的距离 。 3. 1. 8

　　载荷-位移曲线 load-displacementcurve

　　小冲杆试验过程中得到的载荷与压头位移关系曲线 。

　　3. 1.9

　　载荷-挠度曲线 force-deflection curve

　　小冲杆试验过程中得到的载荷与挠度关系曲线 。

　　3. 1. 10

　　最大载荷 maximum load

　　Fmax

　　载荷-位移曲线或载荷-挠度曲线上所记录的载荷最大值 。

　　3. 1. 11

　　蠕变挠度曲线 creep-deflection curve

　　小冲杆蠕变试验挠度与时间的曲线 。

　　3. 1. 12

　　小冲杆蠕变断裂时间 creep rupture timeofsmallpunch testing

　　tr

　　小冲杆蠕变试验中 ,试样在恒定的温度和恒定载荷下发生断裂的时间 。

　　3.2 符号

　　下列符号适用于本文件 。

　　Dp — 压头直径 ,单位为毫米(mm) ;

　　Ds — 下夹具试样安装沉孔直径 ,单位为毫米(mm) ;

　　D1 — 下夹具孔径 ,单位为毫米(mm) ;

　　d1 — 圆片型小冲杆试样直径 ,单位为毫米(mm) ;

　　F — 载荷 ,单位为牛顿(N) ;

　　Fmax — 最大载荷 ,单位为牛顿(N) ;

　　h — 小冲杆试样厚度 ,单位为毫米(mm) ;

　　h1 — 下夹具凹槽深度 ,单位为毫米(mm) ;

　　h2 — 上夹具凸起高度 ,单位为毫米(mm) ;

　　T — 试验温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

　　t — 时间 ,单位为小时(h) ;

　　2

　　GB/T 29459. 1—2025

　　tr — 小冲杆蠕变断裂时间 ,单位为小时(h) ;

　　u — 挠度 ,单位为毫米(mm) ;

　　V — 加载速率 ,单位为毫米每分(mm/min) ;

　　v — 压头位移 ,单位为毫米(mm) ;

　　vCF — 载荷为 F 时 , 因试验机刚度有限导致的位移 ,单位为毫米(mm) ;

　　vF — 载荷为 F 时 ,压头的位移 ,单位为毫米(mm) ;

　　vref — 参考位置的位移 ,单位为毫米(mm) ;

　　vrefF — 载荷为 F 时 ,参考位置的位移 ,单位为毫米(mm) 。

　　4 原理和流程

　　4. 1 试验原理

　　小冲杆试验包括小冲杆拉伸试验 、小冲杆断裂韧性试验 、小冲杆蠕变试验 、小冲杆韧脆转变温度试验和小冲杆疲劳试验等 。小冲杆拉伸试验和小冲杆断裂韧性试验在恒定横梁位移速率下进行 ,直接输出载荷-挠度曲线或载荷-位移曲线 ,并通过数据分析得到有关力学性能参数 ;小冲杆蠕变试验在恒定载荷作用下进行 ,直接输出挠度-时间曲线或位移-时间曲线 、断裂时间数据 ,并进行数据处理得到有关蠕变性能参数 。小冲杆韧脆转变温度试验在不同温度条件下进行 ,直接输出载荷-位移曲线 ,通过断裂能量分析获得韧脆转变温度参数 ;小冲杆疲劳试验在循环载荷作用下进行 ,直接输出载荷-循环次数曲线 ,通过刚度衰减分析获得疲劳寿命参数 。 图 1 为小冲杆试验试样安装示意图 ,宜优先采用整体式压头 。

　　a) 整体式 b) 分体式标引序号说明 :

　　1— 整体式压头 ;

　　2— 试样 ;

　　3— 上夹具 ;

　　4— 下夹具 ;

　　5— 引伸计/引伸杆 ;

　　6— 分体式压杆 ;

　　7— 分体式压头 。

　　图 1 小冲杆试验试样安装示意图

　　3

　　GB/T 29459. 1—2025

　　4.2 一般流程

　　小冲杆试验评价材料力学性能的主要步骤包括取样 、试样制备 、试验 、数据分析四部分 。其中 ,小冲杆试验的一般流程见图 2。

　　图 2 小冲杆试验的一般流程

　　5 取样

　　5. 1 设备表面取样

　　5. 1. 1 取样前应去除表面腐蚀层等影响后续试验的表面覆层 。

　　5. 1.2 取样时产生的热量或加工硬化等现象 ,不应影响试件材料的力学性能 。

　　5. 1.3 试件厚度不宜小于 1. 0 mm ,直径不宜小于 15. 0 mm。

　　5.2 块体材料取样

　　5.2. 1 从已有的块体材料取样时 ,取样方向可参考图 3,L表示轧制方向或轴向取样 ,T 表示横向取样 , S表示法向取样 ,C表示环向取样 ,R表示径向取样 。

　　5.2.2 取样时产生的热量或加工硬化等现象 ,不应影响试件材料的力学性能 ,取出材料应能加工完整的小冲杆试样 。

　　4

　　GB/T 29459. 1—2025

　　a) 板材取样 b) 管材/筒体取样标引符号说明 :

　　L — 轧制方向或轴向取样 ;

　　T— 横向取样 ;

　　S — 法向取样 ;

　　C — 法向取样 ;

　　R — 径向取样 。

　　图 3 小冲杆试样方向示意图

　　6 试样制备

　　6. 1 试样尺寸

　　应与(厚度)0(0)所5(5);样其一通他致常形。状(为)的片状试样(圆形片状试样),,其夹持区域尺寸不(试样规格一般为直)应(径)小(d)1圆(8).0片(+)-0(0)..试2(0)样的夹持(mm或 d)1 域(10). 试(+)-0(0)样..2(0)厚度(mm),

　　小冲杆断裂韧性试验采用缺口试样时 ,缺口尺寸和试样厚度由具体的测试方法决定 。

　　6.2 试样加工

　　试样应先加工至厚度不小于 0. 6 mm ,宜采用砂纸双面打磨 ,每个表面最少去除0. 03 mm 厚的材料 ,试样表面粗糙度 Ra≤0. 25 μm。测量试样边缘相互间隔 90°的 4个位置以及试样中心位置的厚度 ,5 个位置的测量值均应满足 6. 1 的厚度要求 。 加工过程产生的热量或加工硬化 ,不应影响试样材料的力学性能 。

　　7 试验

　　7. 1 试验装置

　　7. 1. 1 试验机要求

　　7. 1. 1. 1 试验机的测力系统应符合 GB/T 16825. 1—2022的要求 ,并且其准确度应为 0. 5 级 。

　　7. 1. 1.2 小冲杆拉伸试验和小冲杆断裂韧性试验应采用可施加连续载荷的试验机 ,力值传感器最大量

　　5

　　GB/T 29459. 1—2025

　　程不宜超过 5 kN。小冲杆蠕变试验应采用可施加恒定载荷的试验机 。

　　7. 1.2 夹持装置

　　7. 1.2. 1 夹具的装配方式及下夹具关键尺寸见 图 4。 夹 具 夹 持 区 表 面 应 光 滑 整 洁 , 无 氧 化 层 、腐 蚀 物等 ;在试验温度下 ,夹具夹持区表面应具有良好的抗氧化性 。

　　7. 1.2.2 下夹具与试样接触的凹槽应与试样形状匹配 , 凹槽的深度 h1 应大于试样的厚度 , 图 4 为小冲杆试验夹具示意图 。

　　用(7).1或.2长.3期使用后应检测倒角(下夹具的孔径为 D)1的=实(4).际尺寸(0mm),,避(下)免(夹)加(具)工(孔)精(径)度(的)不(倒)足(角)或磨(为 0). 损(2+)- 0造0..02(02)尺寸偏(×45°),差(见) 。图 4;在夹具首次使

　　7. 1.2.4 上 、下夹具孔的垂直度不应大于 0. 02 mm;上 、下夹具孔的中心线偏离不应超过 0. 025 mm。

　　7. 1.2.5 压头与上夹具孔的间隙不宜过大 ,夹持装置应保证压杆 、压头 、试样 、引伸计/引伸杆 、上下夹具的中心对中 。上 、下夹具厚度均不小于 10 mm ,硬度不低于 HRC55。

　　单位为毫米

　　图 4 小冲杆试验夹具示意图

　　7. 1.3 压杆、压头

　　7. 1.3. 1 压头为直径 2. 5+- 0(0)..005(005) mm 的球或半球 。

　　7. 1.3.2 压杆与上夹具的中心线偏离不应超过 0. 025 mm。

　　7. 1.3.3 压杆和压头硬度不低于 HRC55。 当采用分体式时 ,压头宜用陶瓷球 。

　　7. 1.3.4 当压头出现磨损 、氧化 、变形等损伤时应及时更换 。

　　7.2 测试系统

　　7.2. 1 加载系统与力测量

　　试验过程中施加载荷应平稳 , 防止载荷波动 ,减小加载过程中弯曲作用力 。力的测量宜考虑摩擦 、夹具不对中等因素的影响 。分辨率应取最大试验力的 1/300 000或 ±0. 2 N 中的小值 。根据试验过程中试样承受的力值 ,在适当范围内对力传感器校准 ,每年至少校准一次 ,测量的力与标称的力的误差应在 ±0. 5% 。

　　7.2.2 位移/挠度测量系统

　　小冲杆试验的位移/挠度 通 过 引 伸 计 测 量 , 引 伸 计 的 精 度 应 达 到 GB/T 12160—2019 的 0. 5 级 或0. 5 级以上 。 引伸计可直接与压头-试样接触面的背面接触(测量挠度)或者与加载杆/压杆接触(测量位

　　6

　　GB/T 29459. 1—2025

　　移) ,也可采用非接触式测量方法 ,如光学或激光引伸计等 。根据试验过程中试样发生断裂时所对应的挠度/位移值 ,在适当范围内对引伸计校准 ,每年至少校准一次 。

　　7.2.3 温度测量系统

　　温度通过热电偶测量,热电偶宜与试样直接接触 ,也可放置在靠近试样中心的夹具上 。试验温度控制要求见表 1,所有测温方法都应按附录 A进行校核 。

　　表 1 温度控制要求

　　单位为摄氏度

　　试验温度范围(T)

　　允许温度误差

　　-196

　　±3

　　-40

　　±2

　　-10

　　±3

　　600

　　±4

　　800

　　±5

　　1 000

　　±6

　　7.3 试验步骤

　　7.3. 1 试验环境

　　若试验温度不在室温范围(10℃ ~ 35 ℃)内 ,则试验前应在目标温度保温 10min以上 ,温度控制应按照附录 A进行 。 当试样的氧化影响试验结果时 ,试验宜在惰性气体或真空环境下进行 。 当在低温环境下试验时 ,宜注意挠度/位移的测量和试验机施加的力不受结冰的影响 。

　　7.3.2 试样安装

　　试样安装过程中 ,宜采用扭矩扳手 ,上 、下夹具应使试样表面夹紧力均匀 ,避免夹持力不足导致试验过程中试样发生滑移 , 同时宜避免过大的夹持力导致试样发生塑性变形 。试样安装好后 ,将夹具安装在试验机上 。

　　7.3.3 加载

　　小冲杆蠕变试验采用恒定载荷控制 ,小冲杆疲劳试验采用载荷控制 ;小冲杆拉伸断裂韧性试验采用位移控制 。

　　7.3.4 数据采集

　　试验过程中 ,载荷 、挠度或压头顶部位移均应记录 。小冲杆蠕变试验应记录蠕变时间 ,每个测试至少应采集 500个数据点 。按附录 B 中试验机刚度修正方法 ,可从试验机的横梁位移或加载力方向其他位置位移获得压头顶部的位移 。 图 5 和图 6 分别为典型的小冲杆拉伸试验曲线和小冲杆蠕变挠度-时间曲线 。

　　7

　　GB/T 29459. 1—2025

　　a) 载荷-位移曲线 b) 载荷-挠度曲线

　　图 5 典型小冲杆拉伸试验曲线

　　图 6 典型小冲杆蠕变挠度-时间曲线

　　7.3.5 试验中止和结束

　　试验中止和结束的判断参考对应的小冲杆试验方法标准 。

　　8 数据分析

　　通过对小冲杆试验测定的数据进行分析 ,获得材料的力学性能 。

　　试验测定的性能结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约 。如未规定具体要求 ,应按照以下要求进行修约 :

　　a) 强度性能值修约至 1 MPa;

　　b) 断裂韧度值修约至 1 kJ/m2 。

　　9 试验报告

　　试验报告应包括(但不限于)下列内容 :

　　a) 材料名称 、牌号 、最终热处理状态 、焊接状态等 ;

　　b) 试样信息 :尺寸 、取样方向和位置 、表面处理方式 、试样方向 ;

　　c) 采用的标准编号 ;

　　d) 试验条件 :试验温度 、试验环境 、载荷值 ;

　　8

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　　e) 试验设备 :加载设备 、加载控制的方式 ;

　　f) 测试结果 :载荷-位移曲线/载荷-挠度曲线/挠度-时间曲线/位移-时间曲线 ;

　　g) 断裂 、失效 ,或主要变形的位置 ;

　　h) 试验中发现的任何异常 ;

　　i) 试验结果 。

　　9

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　　附 录 A

　　(规范性)

　　小冲杆试验温度控制和测量要求

　　A. 1 测温点及要求

　　试验目标温度应为试样的真实温度 ,冷却或加热系统应保证小冲杆试样的温度均匀 。试验前可采用多个热电偶测量温度 ,测温点可参考图 A. 1。

　　标引符号说明 :

　　A — 目标温度测量位置 ;

　　B1、B2、B3、B4、B5 — 温度测量典型位置 。

　　图 A. 1 温度校核热电偶位置示意图

　　图 A. 1 中位置 A代表试验目标温度 ,B1、B2、B3、B4或 B5为试验过程中温度测量的典型位置 。

　　试验过程中位置 A 的温度难以监测 ,通常通过监测 B1、B2、B3、B4或 B5位置的温度实现 。

　　温度稳定后 ,进行温度测量 ,记录 B1、B2、B3、B4或 B5位置与位置 A 的温度差 。在温度测量时 ,应施加预载荷 , 以考虑金属压杆热传导对温度的影响以及保证 B1 的热电偶与试样接触良好 。 如果无法在预加载情况下测量温度 ,且能够保证 B1、B2、B3、B4或 B5位置温度不随施加载荷而改变 ,温度测量时无需加载 。如果无法保证每次试验加热或冷却装置的运行情况和安装位置完全一样 ,每次试验前都需测量位置 A 与 B1、B2、B3、B4或 B5位置的温度差 。

　　在试验过程测量温度时 ,B1或 B2或 B3位置的热电偶应直接与试样接触 ,并确保试验过程中试样温度允许误差满足表 2。若采用 B1位置测量温度 ,则应将热电偶和测量挠度的杆设计为一体 ,若采用B2或 B3位置测量温度 ,则应合理设计夹具 。

　　A.2 温度测量

　　A.2. 1 总体要求

　　温度显示器的分辨率至少为 0. 5 ℃ ,温度测量设备的精度不小于 ±1 ℃ 。 温度测量设备的灵敏度小于 ±1 ℃ , 以保证整个试验过程中温度误差满足表 1 的规定 。测温设备每次校核间隔不应超过 12个月 ,误差应记录 。

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　　A.2.2 热电偶

　　A.2.2. 1 热电偶类型

　　热电偶工作端应具有良好的热传导性 ,加热炉内的导线应具有良好的热电屏蔽性 。稀有金属热电偶,特别是 S 型或 R 型 ,宜用于试验温度大于或等于 400 ℃的场合 。 K 型热电偶宜用于试验温度小于400 ℃的场合或时长小于 1000h 的试验 ,且不应重复使用 。N 型热电偶宜用于试验温度小于 600 ℃场合或时长不超过 3 000 h 的试验 ,且不应重复使用 。应记录测温的异常情况 ,如导致热电偶输出温度漂移的污染物 、热电偶物理破坏等 。

　　A.2.2.2 热电偶校准

　　适用于短时试验(通常 500 h或更短)的稀有金属热电偶应每 12个月校准一次 。适用于长时试验(超过 12个月)的热电偶,试验温度 T≤600℃ ,每 4年校准一次 ;试验温度 600 ℃800 ℃ ,每年校准一次 。若试验时长超过校准的时间点,应在试验前校核热电偶 ;如果热电偶重新焊接 ,试验前也应重新校核 。

　　A.2.2.3 热电偶漂移

　　校核期间,热电偶温度漂移应满足下列条件 :T≤600 ℃ ,不超过 ±1 ℃ ; 600 ℃800 ℃ ,不超过 ±2 ℃ 。

　　A.2.2.4 热电偶安装

　　安装热电偶时 ,宜避免试样表面发生变形 ,不应采用焊接方式把热电偶固定在试样上 。试验前应按A. 1 的方式测量位置 A与其他热电偶按照位置的温度差 ,试验全程至少使用图 A. 1 中的一种热电偶安装方式监测温度 。

　　A.2.3 温度测量仪器校准

　　温度测量仪器宜每年校准一次 。

　　A.2.4 温度记录

　　试验过程中 ,应记录试样的温度 ,试样温度应符合 7. 2. 3 的温度控制要求 。

　　A.2.5 高温试验

　　高于室温下试验时 ,试样应加热到试验温度 T ,试样 、夹具以及其他辅助设备达到热平衡 。在加热的任何时刻 ,温度不能超过试验温度 T;如果超过允许温度误差 ,应记录 。试样从室温加热到试验温度T 的时间加上保温时间不应超过 24 h。在开始施加力前 ,试验温度应满足 7. 2. 3 的 要 求 , 除 非 有 特 殊要求 。

　　A.2.6 低温试验

　　低于室温下试验时 ,温度可通过液氮和电阻加热控制 。液氮容器 、热源以及夹具应绝热,应采用传热系数低的材料来做绝热层 。温度控制采用两个热电偶,液氮的流速和热量由放置在环境箱的热电偶控制 ;另一个热电偶应安装在图 A. 1 中 B1或 B2或 B3 的位置 , 当热电偶的温度达到 目标温度 ±2 ℃ ,保温 10 min,使得温度达到平衡 ,然后开始试验 。试验前应确保压杆没有结冰 ,能够自由移动 。

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　　A.2.7 试验环境

　　小冲杆试样尺寸小 ,高温试验应在惰性气体环境进行以避免试样表面氧化或腐蚀 。 当研究环境对蠕变行为的影响时 ,应指明试验环境 。对于所有的环境试验 ,包括惰性气体 ,应明确环境组分 ,且条件允许时 ,应定量控制环境组分 。

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　　附 录 B

　　(规范性)

　　小冲杆试验机刚度修正方法

　　B. 1 试验机刚度修正方法

　　若压头位移是通过测量加载方向某一固定位置(参考点)的位移得到 ,获得的载荷-位移曲线应进行刚度修正 。

　　图 B. 1 中压杆上任一点为参考位置 ,采用位移传感器测量参考位置的位移 vref,位移传感器下端固定 。在载荷 F 下 ,压头顶部位移 vF 可通过公式(B. 1)计算 。

　　图 B. 1 小冲杆试验位移测量示意图

　　vF =vrefF - vCF … … … … … … … … … … ( B. 1 )

　　其中 vrefF代表在载荷 F 下压杆参考位置的位移 ,vCF代表在载荷 F 下压杆参考位置至试样表面间的压杆 、压头等构件因有限的刚度(统称试验机刚度)产生的位移 。

　　B.2 试验机刚度引起的位移的测量

　　采用公式(B. 1)修正试验机刚度时 , 刚度曲线的试验速率和试验温度应与实际试验条件一致 。不同载荷 F 下的 vCF可通过下述步骤测量 :

　　a) 试块准备 :加工一个硬度值不小于 55 HRC、直径为 d1、厚度不小于 10 mm 的试块 ;

　　b) 试验准备 :试块的装夹 、参考位置 、参考位置位移测量方式 、力的测量与小冲杆试验步骤应 一致 ,如图 B. 2;

　　c) 试验过程 :在试验温度 T 下 , 以试验的加载速率 V 开始加载 ,压头压入试块 ,试验持续进行 ,直至试验力达到 4 kN ,记录 vref和 F,获得载荷-参考位置位移曲线 , 随后卸载 ;

　　d) 多次加载 、卸载 :重复步骤 c) ,直到每一次试验获得的载荷-参考位置位移曲线无明显变化 ,这一条曲线视为温度 T 和加载速率 V 下 ,试验机刚度曲线(见图 B. 3) 。

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　　图 B.2 小冲杆试验机刚度曲线测量示意图

　　图 B.3 小冲杆试验机刚度曲线示意图

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