衝撃試験とは何ですか?シャルピー V-ノッチ テストの説明

衝撃試験とは何ですか?

衝撃試験は、試験片が 1 回の突然の衝撃によって破壊されたときに吸収されるエネルギーを測定する機械的試験です。荷重がゆっくりと加えられる引張試験とは異なり、衝撃試験ではほぼ瞬間的に荷重が加えられます。したがって、材料の靭性、エネルギーを吸収し、衝撃荷重下での破壊に抵抗する能力を評価するもので、低温または動的荷重下で使用される炭素鋼および合金鋼のパイプにとって最も重要な受け入れ試験の 1 つです。

振り子衝撃試験の仕組み

最も一般的な方法はシャルピー V ノッチ テストです。-ノッチのある試験片の両端を支持し、一定の高さから放たれた振り子がノッチの反対側の試験片に当たります。試験片を破壊する際に吸収されるエネルギーは、振り子が解放された高さと試験片を破壊した後に到達する高さの差から計算されます。

一般的な手順では、まず振り子を設定角度まで持ち上げてロックし、指示ダイヤルの指針をゼロにリセットし、振り子を解放して自由に振り、基準（空振り）角度を取得します。次に、振り子が再び上昇し、ポインタがリセットされ、試料がサポート上に配置され、振り子が解放されて試料が破壊されます。ブレーキング後のリフティング角度が記録され、空振りとブレーキングスイングの間のエネルギー損失が吸収された衝撃エネルギーとなります。最新の機械はサーボ モーターとセンサーを使用して振り子を制御し、揚力角度を自動的に測定し、高い再現性で吸収エネルギーを計算します。

試験片と規格

吸収されたエネルギーと延性-脆性遷移

鋼は温度によって破壊挙動が変化します。高温になると鋼は柔らかくなり、破損するのではなく変形する可能性があります。十分に低い温度では、同じ鋼は靭性を失い、脆くなり、吸収されたエネルギーがほとんどなくても破壊する可能性があります。破壊モードが延性から脆性に変化する温度は、延性-脆性転移温度と呼ばれます。衝撃試験は、この変化を見つけるための標準ツールです。そのため、圧力容器とパイプラインの仕様では、定義された試験温度での最小吸収エネルギーが設定されています。

衝撃試験が鋼管に重要な理由

使用中のパイプやチューブは、圧力サージ、取り扱い、輸送、または低温操作による衝撃荷重を受ける可能性があります。-引張試験では強いパイプであっても、脆い場合は致命的な破損を引き起こす可能性があります。指定された温度でのシャルピー試験により、鋼が適切な靭性を維持し、ボイラーチューブ、ラインパイプ、圧力容器、構造用途における脆性破壊を防止していることが確認されます。

衝撃試験に関するよくある質問

吸収エネルギー KV とは何を意味しますか?

KV はシャルピー V{0}} ノッチ吸収エネルギー (ジュール単位) です。 KV が高いほど、材料が破断する前により多くのエネルギーを吸収し、より強靱であることを意味します。

シャルピー テストでノッチが使用されるのはなぜですか?

ノッチにより応力が集中し、特定の位置に規定の応力状態が生成されるため、テストでは幾何学的な影響ではなく、亀裂の発生と伝播に対する材料の抵抗が一貫して測定されます。

シャルピー試験と引張試験の違いは何ですか?

引張試験では、ゆっくりと着実に増加する荷重を加えて、強度と伸びを測定します。シャルピー試験では瞬間的な衝撃を与え、衝撃条件下でのエネルギー吸収と靭性を測定します。

鋼管の衝撃試験に使用される温度は何度ですか?

試験温度は製品仕様と使用条件に従います。通常は 20 度、0 度、-20 度、または -40 度です。サブゼロ試験は、パイプが低温環境で動作する場合、または脆性破壊を回避する必要がある場合に使用されます。

検体は何個必要ですか?

通常、3 つの標本がテストされ、平均が報告されます。個々の値は、規格で定義された最小制限も満たさなければなりません。

サブサイズのシャルピー標本とは何ですか?{0}

製品の厚さが薄すぎて 10 x 10 mm の試験片を加工できない場合は、より小さい試験片が使用され、結果が関連規格で指定されている低減された許容値と比較されます。