ISO 7539-5:1989
(Main)Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing — Part 5: Preparation and use of C-ring specimens
Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing — Part 5: Preparation and use of C-ring specimens
Covers procedures for designing, preparing, stressing, exposing and inspecting C-ring specimens. These versatile, economical specimens may be used to test a variety of product forms including parts joined by welding. C-ring specimens may be stressed to predeterminded levels, using simple equipment for application of either constant load or constant strain.
Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous contrainte — Partie 5: Préparation et utilisation des éprouvettes en forme d'anneau en C
1.1 La présente partie de l'ISO 7539 couvre les procédures de définition, de préparation, de mise sous contrainte, d'exposition et d'examen d'éprouvettes en forme d'anneau en C, servant à évaluer la sensibilité d'un métal à la corrosion sous contrainte. Elle présente une analyse de l'état et de la distribution de la contrainte dans l'anneau en C. Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 7539, le terme « métal » inclut également les alliages. 1.2 L'anneau en C constitue une éprouvette économique et polyvalente pour déterminer la sensibilité à la corrosion fissurante sous contrainte de tous les types de métaux entrant dans la composition d'une multitude de formes de produits. Il est particulièrement bien adapté aux essais de tubes, barres et tôles (voir figure 1). Des éprouvettes entaillées peuvent également être utilisées (voir 5.3.8). 1.3 Les éprouvettes en anneau en C peuvent être mises sous contrainte à des niveaux prédéterminés par un équipement simple appliquant une charge ou une déformation croissante.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL
ISO
STANDARD
7539-5
First edition
1989-12-15
Corrosion of metals and alloys - Stress
corrosion testing -
Part 5:
Preparation and use of C-ring specimens
Corrosion des mhtaux et alfiages - Essais de corrosion sous contrainte -
Partie 5: Prhparation et utilisation des hprouvettes en forme d’anneau en C
Reference number
ISO 7539-5 : 1989 (El
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ISO 7539-5 : 1989 (El
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through ISO technical committees. Esch member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 7539-5 was prepared by Technical Committee ISO/TC 156,
Corrosion of metals and alloys.
ISO 7539 consists of the following Parts, under the general title Corrosion of metals
and altoys - S tress corrosion tes ting :
-
Part 1: General guidance on testing procedures
-
Part 2: Preparation and use of bent-beam specimens
-
Part 3: Preparation and use of U-bend specimens
-
Part 4: Preparation and use of uniaxialy loaded tension specimens
-
Part 5: Preparation and use of C-ring specimens
-
Part 6: Preparation and use of pre-cracked specimens
-
Part 7: Slow strain rate testing
-
Part 8: Preparation and use of welded specimens
Annex A forms an integral part of this part of ISO 7539.
0 ISO 1989
All rights reserved. No patt of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronie or mechanical, including photocopying and microfiim, without Permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
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ISO 7539-5 : 1989 (EI
Introduction
This part of ISO 7539 is one of a series giving procedures for designing, preparing and
using various forms of test specimen to carry out tests to establish a metals resistance
to stress corrosion.
Esch of the Standards in the series needs to be read in association with ISO 7539-1.
This helps in the choice of an appropriate test procedure to suit particular
circumstances as well as giving guidance towards assessing the significance of the
results of the tests.
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This page intentionally lef? blank
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 7539-5 : 1989 (E)
Corrosion of metals and alloys - Stress corrosion
testing -
Part 5:
Preparation and use of C-ring specimens
3 Definitions
1 Scope
For the purposes of this part of ISO 7539, the definitions given
1.1 This part of ISO 7539 covers procedures for designing,
in ISO 7539-1 are applicable.
exposing and inspecting C-ring test
preparing, stressing,
specimens for investigating the susceptibility of a metal to
stress corrosion. Analysis of the state and distribution of stress
in the C-ring is presented.
4 Principle
The term “metal” as used in this part of ISO 7539 includes
4.1 The test consists of subjecting a specimen to constant
alloys.
load or to constant strain with a view to determining stress cor-
rosion susceptibility by reference to one or more of the
1.2 The C-ring is a versatile, economical specimen for deter-
/
Parameters enumerated in clause 7.
mining the susceptibility to stress corrosion cracking of all
types of metals in a wide variety of product forms including
Parts joined by welding. lt is particularly suitable for tests of
4.2 Corrosive environments may Cause a deterioration of the
tube, rod and plate (sec figure 1). Notched specimens may also
proper-Ges of stressed materials beyond those observed with
be used (sec 5.3.8).
the same combination of environment and material when the
latter is not subjected to stress. This enhanced deterioration
1.3 C-ring specimens may be stressed to predetermined
may be expressed in a number of different ways for the purpose
levels, using simple equipment for application of either con-
of assessing stress corrosion susceptibility.
stant load or constant strain.
4.3 The commonest form of deterioration due to stress cor-
2 Normative references
rosion involves the initiation and growth of Cracks, one or more
of which may eventually lead to total failure of a specimen if the
The following Standards contain provisions which, through
test is conducted for an appropriate time.
reference in this text, constitute provisions of this part of
ISO 7539. At the time of publication, the editions indicated
were valid. All Standards are subject to revision, and Parties to 4.4 Wide variations in test results may be obtained for a
given metal and environment even when testing nominally
agreements based on this part of ISO 7539 are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions identical specimens and the replication of tests is frequently
necessary. If specimens are prepared to different sizes or orien-
of the Standards indicated below. Members of IEC and ISO
tations or are subjected to different stressing procedures, test
maintain registers of currently valid International Standards.
results may be even more variable.
ISO 7539-1 : 1987, Corrosion of metals and alle ys - Stress
corrosion testing - Part 1: General guidance on testing pro-
4.5 The time required for Cracks to appear after exposure of
cedures.
stressed specimens to the test environment or the threshold
stress below which Cracks do not appear tan be used as a
ISO 7539-6 : 1989, Corrosion of metals and alloys - Stress
corrosion testing - Part 6: Preparation and use of pre-cracked measure of the stress corrosion resistance of the material in the
test environment at the stress level employed.
specimens.
1
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ISO 7539-5 : 1989 (E)
Rod and bar
Long
Figure 1 - Sampling procedure for testing various products
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ISO 7539-5 : 1989 (El
varies across the width of the ring to an extent which depends
5 Spetimens
on the width-to-thickness and diameter-to-thickness ratios. In
general, if loaded as shown in figure 3a) and b), the tensile
5.1 Specimen design
stress on the outer surface is greater at the edges than at the
centre, while if loaded as shown in figure 3~1, the tensile stress
5.1 .l The size of C-rings may be varied over a wide range, but
on the inner surface is less at the edges than at the centre.
C-rings with an outside diameter less than 15 mm are not
recommended because of increased diff iculties in machining
5.2.2 Another characteristic of the stress System in the
and decreased precision in stressing. The dimensions of the
ring tan affect the stress state, and these considerations are C-rings is the presence of biaxial Stresses; that is, transverse as
well as circumferential Stresses are developed. The transverse
discussed in 5.2. Figure 2 is a drawing showing typical dimen-
sions for the manufacture of a C-ring. axial stress varies from a maximum at the mid-width to zero at
the edges, and has the same sign as the circumferential stress.
In general, the transverse stress decreases with decreasing
5.1.2 In testing thick sections that have a directional grain
width-to-thickness and increasing diameter-to-thickness ratios.
structure, it is essential that the C-ring should be orientated in
the section so that the direction of the principal stress is normal
to the plane of minimum resistance to stress corrosion crack- 5.2.3 In the case of the notched C-ring a triaxial stress state is
present adjacent to the root of the notch. In addition, the cir-
ing. If the ring is not so orientated it will tend to Crack off-centre
at a location where the stress is unknown and lower than the cumferential stress at the root of the notch will be greater than
the nominal stress and generally may be expected to be in the
calculated stress (sec 5.3.3). Appropriate instructions should
therefore be given to Workshop personnel. C-ring specimens plastic range.
may be used as notched or fatigue pre-cracked specimens, the
stress states of which are considered in 5.3.8 for notched
5.2.4 When C-rings are machined from products that contain
specimens and in ISO 7539-6 for pre-cracked specimens.
appreciable residual stress or are subjected to heat treatment
involving quenching after being machined, internal Stresses
may be present. These may introduce errors in the calculated
5.2 Stress considerations
stress.
5.2.1 The stress of principal interest in the C-ring specimen is
lt is necessary to measure the tubing diameter before and after
the circumferential stress. This is not uniform: there is a
the axial tut is made and to use these measurements to calcu-
gradient through the thickness, varying from a maximum in
late the residual Stresses in the tube.
tension on one surface to a maximum in compression on the
opposite surface. The stress varies also around the cir-
The possibility of relaxation during the exposure period
5.2.5
cumference of the C-ring from zero at each bolt hole to a maxi-
should be considered, especially when specimens are exposed
mum at the centre of the arc opposite the stressing bolt. The
at elevated temperatures. Relaxation tan be estimated if creep
stress calculated according to annex A is present only along a
data are available for both the ring and the stressing bolt.,
line across the ring at the middle of the arc. Thus, if the stress is
determined by measuring the strain on the tension surface sf
NOTE - If the ring and bolt have different coefficients of thermal
the C-ring, the strain gauge should be positioned at the middle expansion, the applied stress may be significantly changed when
of the arc in Order to indicate the maximum strain. The stress testing at elevated temperatures. Also, if plastic insulators are used to
Dimensions in millimetres
@ext t0,05
19 min. 20,4
Example of C-ring specimen
Figure 2 -
3
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ISO 7539-5 : 1989 EI
avoid galvanic corrosion, the possibility of stress relaxation should be
anticipated.
E is the modulus of elasticity, in newtons Square
Per
5.3 Stressing methods metre;
5.3.1 C-ring specimens are usually loaded under constant is Poisson’s ratio;
P
displacement conditions with tensile stress produced on the
exterior of the ring by tightening a bolt centred on the diameter
is the circumferential strain;
%
of the ring [sec figure 3a)l.
is the transverse strain.
%
5.3.2 C-rings tan alternatively be stressed in the reverse direc-
tion by spreading the ring and creating a tensile stress on the in-
When using electrical strain gauges on thin walled C-rings, a
side surface as in figure 3c) or, preferably, by the use of a
correction should be allowed for the displacement of the gauge
wedge opening technique to displace the arms of the C-rings as
from the surface of the ring. All traces of the gauge and
in figure 4. In the latter case the necessary displacement is pro-
adhesive must be removed from the C-ring before it is exposed.
vided by inserting an accurately machined wedge of the same
material as the C-ring, so avoiding galvanic effects. A suitable
Calculation of Stresses above the limit of elasticity may be car-
jig for inserting the wedge is shown in figure 4.
ried out on the basis of an electric-plastic analysis.
5.3.3 The C-ring test tan
...
ISO
NORME
7539-5
INTERNATIONALE
Première édition
1989-12-15
Corrosion des métaux et alliages - Essais de
corrosion sous contrainte -
Partie 5:
Préparation et utilisation des éprouvettes en forme
d’anneau en C
Corrosion of metals and aloys - Stress corrosion testing -
Part 5: Preparation and use of C-ring specimens
Numéro de référence
ISO 7539-5 : 1989 (FI
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ISO 7539-5 : 1989 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. LYS0 col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 7539-5 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages.
L’ISO 7539 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général
Corrosion des métaux et alliages - Essais de corrosion sous contrainte :
Partie 1: Guide général des méthodes d’essai
-
Partie 2: Préparation et utilisation des éprouvettes pour essais en flexion
-
Partie 3: Préparation et utilisation des éprouvettes cintrées en U
- Partie 4: Préparation et utilisation des éprouvettes pour essais en traction
uniaxiale
-
Partie 5: Préparation et utilisation des éprouvettes en forme d’anneau en C
-
Partie 6: Préparation et utilisation des éprouvettes préfissurées
-
Partie 7: Essais à faible vitesse de déformation
Préparation et u titisa tion des éprouvettes présen tant un cordon de
- Partie 8:
soudure
L’annexe A fait partie intégrante de la présente partie de I’ISO 7539.
0 ISO 1989
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 7539-5 : 1989 (FI
Introduction
La présente partie de I’ISO 7539 fait partie intégrante d’une série de normes couvrant
les procédures de définition, de préparation et d’utilisation de différentes formes
d’éprouvettes destinées à la réalisation d’essais permettant d’évaluer la résistance des
métaux à la corrosion sous contrainte.
Chaque norme de la série doit être lue conjointement avec I’ISO 7539-l. Cette dernière
permet de choisir la méthode d ‘essai appropriée, adaptée aux cas particuliers , et four-
nit des directives pour évaluer la portée des résultats d’essais.
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Page blanche
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NORME INTERNATIONALE ISO 7539-5 : 1989 (F)
Corrosion des métaux et alliages - Essais de corrosion
sous contrainte -
Partie 5:
Préparation et utilisation des éprouvettes en forme d’anneau en C
1 Domaine d’application
ISO 7539-6 : 1989, Corrosion des métaux et aKages - Essais
Partie 6: Préparation et u tifisa-
de corrosion sous contrainte -
tion des éprouvettes pré fissurées.
1 .l La présente partie de I’ISO 7539 couvre les procédures de
définition, de préparation, de mise sous contrainte, d’exposi-
tion et d’examen d’éprouvettes en forme d’anneau en C, ser-
vant à évaluer la sensibilité d’un métal à la corrosion sous con-
3 Définitions
trainte. Elle présente une analyse de l’état et de la distribution
de la contrainte dans l’anneau en C.
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 7539, les défini-
tions données dans I’ISO 7539-l s’appliquent.
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 7539, le terme
((métal 1) inclut également les alliages.
4 Principe
1.2 Canneau en C constitue une éprouvette économique et
polyvalente pour déterminer la sensibilité à la corrosion fissu-
4.1 L’essai consiste à soumettre une éprouvette à une charge
rante sous contrainte de tous les types de métaux entrant dans
ou à une déformation constante ou croissante, en vue de déter-
la composition d’une multitude de formes de produits. II est
miner sa sensibilité à la corrosion sous contrainte, par référence
particuliérement bien adapté aux essais de tubes, barres et tôles
à un ou plusieurs des paramètres énumérés dans l’article 7.
(voir figure 1). Des éprouvettes entaillées peuvent également
être utilisées (voir 5.3.8).
4.2 Les environnements corrosifs peuvent causer une dété-
rioration des propriétés des matériaux sous contrainte bien plus
1.3 Les éprouvettes en anneau en C peuvent être mises sous
grande que celle qu’on observe avec les mêmes matériaux dans
contrainte à des niveaux prédéterminés par un équipement sim-
des conditions de milieu identiques, lorsque ceux-ci ne sont pas
ple appliquant une charge ou une déformation croissante.
soumis à la contrainte. Cette détérioration accrue peut s’expri-
mer de différentes manières lorsqu’on évalue la sensibilité à la
corrosion sous contrainte.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
4.3 La forme la plus courante de détérioration par corrosion
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
sous contrainte comporte I’amorcage et la propagation de fis-
tions valables pour la présente partie de I’ISO 7539. Au moment
sures, dont une ou plusieurs peuvent éventuellement conduire
de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
à une rupture complète de l’éprouvette si l’essai est mené pen-
Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des
dant une durée suffisante.
accords fondés sur la présente partie de I’ISO 7539 sont invi-
tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus
récentes des normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI 4.4 De grandes variations peuvent être enregistrées dans les
résultats d’essai pour un métal et un environnement donnés,
et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en
vigueur à un moment donné. même lorsque les éprouvettes sont totalement identiques; les
essais doivent donc être fréquemment répétés. Les résultats
ISO 7539-l : 1987, Corrosion des métaux et alliages - Essais
d’essai peuvent varier encore plus largement si les éprouvettes
de corrosion sous contrainte - Partie 7: Guide général des sont de tailles ou d’orientations différentes, ou sont soumises à
méthodes d’essai.
différentes méthodes de mise sous contrainte.
1
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Iso 7539-5 : 1989 (FI
Tube
Tige et barre
Sens
long
Sens travers court
Tôle
Figure 1 - Méthode d’échantillonnage pour tester différents produits
2
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ISO7539-5:1989 (FI
4.5 Le temps d’amorcage des fissures, après exposition des
lement sur la circonférence de l’anneau en C, de zero au niveau
éprouvettes sous contrkinte à l’environnement d’essai, ou le de chaque trou de boulon à un maximum au centre de l’arc
seuil de contrainte au-dessous duquel aucune fissure n’appa- opposé au boulon de mise sous contrainte. La contrainte calcu-
raît, sert de mesure à la resistance à la corrosion sous lée selon l’annexe A n’existe que sur une ligne coupant l’anneau
contrainte du matériau dans l’environnement et au niveau de dans la partie médiane de l’arc. Si donc la contrainte est déter-
contrainte choisis. minée par mesure de la déformation sur la face en traction de
l’anneau en C, la jauge extensométrique doit être placée au
centre de l’arc afin d’indiquer la déformation maximale. La con-
5 Éprouvettes
trainte varie également sur la largeur de l’anneau en fonction
des rapports largeurkpaisseur et diamétrekpaisseur. En géné-
5.1 Définition des éprouvettes
ral, si l’anneau est chargé de la manière illustrée à la figure 3a)
et b), la contrainte de traction sur la face extérieure est plus
5.1.1 La gamme des tailles d’anneaux est étendue; cepen-
forte aux extrémités qu’au centre alors que, dans le cas illustré
dant, les anneaux d’un diamètre extérieur inférieur à 15 mm ne
à la figure 3~1, la contrainte de traction sur la face intérieure est
sont pas recommandés, car ils augmentent les difficultés d’usi-
moins forte aux extrémités qu’au centre.
nage et diminuent la précision du niveau de contrainte à impo-
ser. Les dimensions de l’anneau peuvent affecter l’état de con-
5.2.2 Le système des contraintes dans les anneaux en C se
trainte (voir 5.2). La figure 2 illustre les dimensions types de
caractérise également par la présence de contraintes biaxiales,
fabrication d’un anneau en C.
c’est-à-dire de contraintes qui se développent dans les sens
transversal et circonférentiel. La contrainte axiale transversale
5.1.2 Pour tester des sections épaisses à structure granulaire
est maximale au centre pour s’annuler aux extrémités; elle est
orientée, il faut absolument orienter l’anneau en C de sorte que
de même signe que la contrainte circonférentielle. De facon
la direction de la contrainte principale fasse un angle droit avec
générale, la contrainte transversale décroît avec les rapports
le plan de résistance minimale à la corrosion fissurante sous
largeurkpaisseur et diamètrekpaisseur.
contrainte. Sinon, la fissure sera désaxée, située en un point où
la contrainte est inconnue et inférieure à la contrainte calculée
5.2.3 Dans le cas de l’anneau en C entaillé, un état de con-
(voir 5.3.3). II convient donc de donner des instructions appro-
trainte triaxiale existe près de la base de l’entaille. La contrainte
priées au personnel d’atelier. Les éprouvettes en anneau en C
circonférentielle à la base de l’entaille est en outre supérieure à
peuvent être utilisées comme éprouvettes entaillées ou préfis-
la contrainte nominale, et l’on peut s’attendre, en général, à la
surées par la fatigue, dont les états de contrainte sont abordés
trouver dans le domaine plastique.
en 5.3.8 pour le premier cas, et dans I’ISO 7539-6 pour le
second.
5.2.4 Des contraintes internes peuvent se manifester lorsque
les anneaux en C sont usinés à partir de produits renfermant
5.2 Considérations sur les contraintes
une contrainte résiduelle notable, ou ayant subi un traitement
thermique impliquant une trempe après usinage. Ces contrain-
5.2.1 La contrainte la plus intéressante à considérer dans
tes internes peuvent introduire des erreurs dans les calculs.
l’éprouvette en anneau C est la contrainte circonférentielle.
Celle-ci n’est pas uniforme mais suit un gradient dans I’épais- II est nécessaire de mesurer le diamètre du tube avant et après
seur, variant d’une traction maximale sur une face à une com- découpage axial et d’utiliser le résultat dans le calcul des con-
pression maximale sur la face opposée. La contrainte varie éga- traintes résiduelles.
Dimensions en millimètres
@ext. +0,05
0
@ht io,o5
Figure 2 - Exemple d’éprouvette en anneau en C
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 7539-5 : 1989 (FI
sales et annulaires sur la surface sollicitée en traction, et à serrer
5.2.5 On peut envisager une relaxation au cours de la période
d’exposition, en particulier lorsque les éprouvettes sont expo- le boulon jusqu’à ce que les mesures de déformation indiquent
la contrainte circonférentielle désirée.
sées à des températures élevées. Cette relaxation peut être éva-
luée à partir des données de fluage si elles sont disponibles pour
l’anneau et le boulon de mise sous contrainte. Les contraintes circonférentielles oc et transversales ut sont cal-
culées comme suit, à condition toutefois qu’elles se situent
NoTE - Si l’anneau et le boulon ont des coefficients de dilatation ther- dans le domaine élastique:
mique diff&ents, la contrainte appliquée peut varier 6nOrmément a
l’essai 3 température &v&. De même, si l’on utilise des isolants plasti-
E
oc =
- k, + pq
ques pour éviter la corrosion bimétailique, il convient de prévoir la ~OS-
1
- P2
sibilité d’une relaxation des contraintes.
E
at = - (Et + /lEJ
5.3 Mbthodes de mise sous contrainte 1 -p2
où
5.3.1 Les éprouvettes en anneau en C sont ordinairement
mises sous contrainte par traction dans des conditions de
E est le module d’élasticité, en newtons par mètre carré;
déplacement constantes, la contrainte étant exercée sur I’exté-
rieur de l’anneau, par serrage d’un boulon centré sur son dia-
est le coefficient de Poisson;
P
mètre [voir figure 3a)l.
est la déformation circonférentielle;
%
5.3.2 Les anneaux en C peuvent également être mis sous con-
trainte en sens opposé, par extension de l’anneau et création
est la déformation transversale.
%
d’une contrainte de traction sur la face interne, comme illustré à
la figure 3c), ou, de préférence, par la technique d’ouverture
L’utilisation des jauges extensométriques électriques sur des
par effet de coin écartant les bras des anneaux en C (voir
anneaux en C à parois minces entraîne une correction du dépla-
figure 4). Dans ce dernier cas, le déplacement nécessaire est
cement de l’appareillage sur la surface de l’anneau. Les traces
assuré par l’insertion d’un coin usiné avec précision, de même
de l’appareillage et d’adhésif doivent être enlevées avant expo-
matériau que l’anneau en C, pour éviter les
...
ISO
NORME
7539-5
INTERNATIONALE
Première édition
1989-12-15
Corrosion des métaux et alliages - Essais de
corrosion sous contrainte -
Partie 5:
Préparation et utilisation des éprouvettes en forme
d’anneau en C
Corrosion of metals and aloys - Stress corrosion testing -
Part 5: Preparation and use of C-ring specimens
Numéro de référence
ISO 7539-5 : 1989 (FI
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ISO 7539-5 : 1989 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. LYS0 col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 7539-5 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages.
L’ISO 7539 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général
Corrosion des métaux et alliages - Essais de corrosion sous contrainte :
Partie 1: Guide général des méthodes d’essai
-
Partie 2: Préparation et utilisation des éprouvettes pour essais en flexion
-
Partie 3: Préparation et utilisation des éprouvettes cintrées en U
- Partie 4: Préparation et utilisation des éprouvettes pour essais en traction
uniaxiale
-
Partie 5: Préparation et utilisation des éprouvettes en forme d’anneau en C
-
Partie 6: Préparation et utilisation des éprouvettes préfissurées
-
Partie 7: Essais à faible vitesse de déformation
Préparation et u titisa tion des éprouvettes présen tant un cordon de
- Partie 8:
soudure
L’annexe A fait partie intégrante de la présente partie de I’ISO 7539.
0 ISO 1989
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 7539-5 : 1989 (FI
Introduction
La présente partie de I’ISO 7539 fait partie intégrante d’une série de normes couvrant
les procédures de définition, de préparation et d’utilisation de différentes formes
d’éprouvettes destinées à la réalisation d’essais permettant d’évaluer la résistance des
métaux à la corrosion sous contrainte.
Chaque norme de la série doit être lue conjointement avec I’ISO 7539-l. Cette dernière
permet de choisir la méthode d ‘essai appropriée, adaptée aux cas particuliers , et four-
nit des directives pour évaluer la portée des résultats d’essais.
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NORME INTERNATIONALE ISO 7539-5 : 1989 (F)
Corrosion des métaux et alliages - Essais de corrosion
sous contrainte -
Partie 5:
Préparation et utilisation des éprouvettes en forme d’anneau en C
1 Domaine d’application
ISO 7539-6 : 1989, Corrosion des métaux et aKages - Essais
Partie 6: Préparation et u tifisa-
de corrosion sous contrainte -
tion des éprouvettes pré fissurées.
1 .l La présente partie de I’ISO 7539 couvre les procédures de
définition, de préparation, de mise sous contrainte, d’exposi-
tion et d’examen d’éprouvettes en forme d’anneau en C, ser-
vant à évaluer la sensibilité d’un métal à la corrosion sous con-
3 Définitions
trainte. Elle présente une analyse de l’état et de la distribution
de la contrainte dans l’anneau en C.
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 7539, les défini-
tions données dans I’ISO 7539-l s’appliquent.
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 7539, le terme
((métal 1) inclut également les alliages.
4 Principe
1.2 Canneau en C constitue une éprouvette économique et
polyvalente pour déterminer la sensibilité à la corrosion fissu-
4.1 L’essai consiste à soumettre une éprouvette à une charge
rante sous contrainte de tous les types de métaux entrant dans
ou à une déformation constante ou croissante, en vue de déter-
la composition d’une multitude de formes de produits. II est
miner sa sensibilité à la corrosion sous contrainte, par référence
particuliérement bien adapté aux essais de tubes, barres et tôles
à un ou plusieurs des paramètres énumérés dans l’article 7.
(voir figure 1). Des éprouvettes entaillées peuvent également
être utilisées (voir 5.3.8).
4.2 Les environnements corrosifs peuvent causer une dété-
rioration des propriétés des matériaux sous contrainte bien plus
1.3 Les éprouvettes en anneau en C peuvent être mises sous
grande que celle qu’on observe avec les mêmes matériaux dans
contrainte à des niveaux prédéterminés par un équipement sim-
des conditions de milieu identiques, lorsque ceux-ci ne sont pas
ple appliquant une charge ou une déformation croissante.
soumis à la contrainte. Cette détérioration accrue peut s’expri-
mer de différentes manières lorsqu’on évalue la sensibilité à la
corrosion sous contrainte.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
4.3 La forme la plus courante de détérioration par corrosion
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
sous contrainte comporte I’amorcage et la propagation de fis-
tions valables pour la présente partie de I’ISO 7539. Au moment
sures, dont une ou plusieurs peuvent éventuellement conduire
de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
à une rupture complète de l’éprouvette si l’essai est mené pen-
Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des
dant une durée suffisante.
accords fondés sur la présente partie de I’ISO 7539 sont invi-
tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus
récentes des normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI 4.4 De grandes variations peuvent être enregistrées dans les
résultats d’essai pour un métal et un environnement donnés,
et de I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en
vigueur à un moment donné. même lorsque les éprouvettes sont totalement identiques; les
essais doivent donc être fréquemment répétés. Les résultats
ISO 7539-l : 1987, Corrosion des métaux et alliages - Essais
d’essai peuvent varier encore plus largement si les éprouvettes
de corrosion sous contrainte - Partie 7: Guide général des sont de tailles ou d’orientations différentes, ou sont soumises à
méthodes d’essai.
différentes méthodes de mise sous contrainte.
1
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Iso 7539-5 : 1989 (FI
Tube
Tige et barre
Sens
long
Sens travers court
Tôle
Figure 1 - Méthode d’échantillonnage pour tester différents produits
2
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ISO7539-5:1989 (FI
4.5 Le temps d’amorcage des fissures, après exposition des
lement sur la circonférence de l’anneau en C, de zero au niveau
éprouvettes sous contrkinte à l’environnement d’essai, ou le de chaque trou de boulon à un maximum au centre de l’arc
seuil de contrainte au-dessous duquel aucune fissure n’appa- opposé au boulon de mise sous contrainte. La contrainte calcu-
raît, sert de mesure à la resistance à la corrosion sous lée selon l’annexe A n’existe que sur une ligne coupant l’anneau
contrainte du matériau dans l’environnement et au niveau de dans la partie médiane de l’arc. Si donc la contrainte est déter-
contrainte choisis. minée par mesure de la déformation sur la face en traction de
l’anneau en C, la jauge extensométrique doit être placée au
centre de l’arc afin d’indiquer la déformation maximale. La con-
5 Éprouvettes
trainte varie également sur la largeur de l’anneau en fonction
des rapports largeurkpaisseur et diamétrekpaisseur. En géné-
5.1 Définition des éprouvettes
ral, si l’anneau est chargé de la manière illustrée à la figure 3a)
et b), la contrainte de traction sur la face extérieure est plus
5.1.1 La gamme des tailles d’anneaux est étendue; cepen-
forte aux extrémités qu’au centre alors que, dans le cas illustré
dant, les anneaux d’un diamètre extérieur inférieur à 15 mm ne
à la figure 3~1, la contrainte de traction sur la face intérieure est
sont pas recommandés, car ils augmentent les difficultés d’usi-
moins forte aux extrémités qu’au centre.
nage et diminuent la précision du niveau de contrainte à impo-
ser. Les dimensions de l’anneau peuvent affecter l’état de con-
5.2.2 Le système des contraintes dans les anneaux en C se
trainte (voir 5.2). La figure 2 illustre les dimensions types de
caractérise également par la présence de contraintes biaxiales,
fabrication d’un anneau en C.
c’est-à-dire de contraintes qui se développent dans les sens
transversal et circonférentiel. La contrainte axiale transversale
5.1.2 Pour tester des sections épaisses à structure granulaire
est maximale au centre pour s’annuler aux extrémités; elle est
orientée, il faut absolument orienter l’anneau en C de sorte que
de même signe que la contrainte circonférentielle. De facon
la direction de la contrainte principale fasse un angle droit avec
générale, la contrainte transversale décroît avec les rapports
le plan de résistance minimale à la corrosion fissurante sous
largeurkpaisseur et diamètrekpaisseur.
contrainte. Sinon, la fissure sera désaxée, située en un point où
la contrainte est inconnue et inférieure à la contrainte calculée
5.2.3 Dans le cas de l’anneau en C entaillé, un état de con-
(voir 5.3.3). II convient donc de donner des instructions appro-
trainte triaxiale existe près de la base de l’entaille. La contrainte
priées au personnel d’atelier. Les éprouvettes en anneau en C
circonférentielle à la base de l’entaille est en outre supérieure à
peuvent être utilisées comme éprouvettes entaillées ou préfis-
la contrainte nominale, et l’on peut s’attendre, en général, à la
surées par la fatigue, dont les états de contrainte sont abordés
trouver dans le domaine plastique.
en 5.3.8 pour le premier cas, et dans I’ISO 7539-6 pour le
second.
5.2.4 Des contraintes internes peuvent se manifester lorsque
les anneaux en C sont usinés à partir de produits renfermant
5.2 Considérations sur les contraintes
une contrainte résiduelle notable, ou ayant subi un traitement
thermique impliquant une trempe après usinage. Ces contrain-
5.2.1 La contrainte la plus intéressante à considérer dans
tes internes peuvent introduire des erreurs dans les calculs.
l’éprouvette en anneau C est la contrainte circonférentielle.
Celle-ci n’est pas uniforme mais suit un gradient dans I’épais- II est nécessaire de mesurer le diamètre du tube avant et après
seur, variant d’une traction maximale sur une face à une com- découpage axial et d’utiliser le résultat dans le calcul des con-
pression maximale sur la face opposée. La contrainte varie éga- traintes résiduelles.
Dimensions en millimètres
@ext. +0,05
0
@ht io,o5
Figure 2 - Exemple d’éprouvette en anneau en C
3
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ISO 7539-5 : 1989 (FI
sales et annulaires sur la surface sollicitée en traction, et à serrer
5.2.5 On peut envisager une relaxation au cours de la période
d’exposition, en particulier lorsque les éprouvettes sont expo- le boulon jusqu’à ce que les mesures de déformation indiquent
la contrainte circonférentielle désirée.
sées à des températures élevées. Cette relaxation peut être éva-
luée à partir des données de fluage si elles sont disponibles pour
l’anneau et le boulon de mise sous contrainte. Les contraintes circonférentielles oc et transversales ut sont cal-
culées comme suit, à condition toutefois qu’elles se situent
NoTE - Si l’anneau et le boulon ont des coefficients de dilatation ther- dans le domaine élastique:
mique diff&ents, la contrainte appliquée peut varier 6nOrmément a
l’essai 3 température &v&. De même, si l’on utilise des isolants plasti-
E
oc =
- k, + pq
ques pour éviter la corrosion bimétailique, il convient de prévoir la ~OS-
1
- P2
sibilité d’une relaxation des contraintes.
E
at = - (Et + /lEJ
5.3 Mbthodes de mise sous contrainte 1 -p2
où
5.3.1 Les éprouvettes en anneau en C sont ordinairement
mises sous contrainte par traction dans des conditions de
E est le module d’élasticité, en newtons par mètre carré;
déplacement constantes, la contrainte étant exercée sur I’exté-
rieur de l’anneau, par serrage d’un boulon centré sur son dia-
est le coefficient de Poisson;
P
mètre [voir figure 3a)l.
est la déformation circonférentielle;
%
5.3.2 Les anneaux en C peuvent également être mis sous con-
trainte en sens opposé, par extension de l’anneau et création
est la déformation transversale.
%
d’une contrainte de traction sur la face interne, comme illustré à
la figure 3c), ou, de préférence, par la technique d’ouverture
L’utilisation des jauges extensométriques électriques sur des
par effet de coin écartant les bras des anneaux en C (voir
anneaux en C à parois minces entraîne une correction du dépla-
figure 4). Dans ce dernier cas, le déplacement nécessaire est
cement de l’appareillage sur la surface de l’anneau. Les traces
assuré par l’insertion d’un coin usiné avec précision, de même
de l’appareillage et d’adhésif doivent être enlevées avant expo-
matériau que l’anneau en C, pour éviter les
...
Questions, Comments and Discussion
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