金属材料与氢环境相容性试验方法：

1、一般要求

1.1 应采用适当的方法清洗试样表面的油污和杂质，试样清洗后应在干燥环境中妥善保存，不得用手直接接触试样标距段。

1.2 试验前，应先用氮气或惰性气体置换试验箱及供氢管路系统，再用高纯氢气置换。通入氢气前，应检测试验箱内氧气的含量（体积分数）.其值不得高于 1%。置换结束时，试验箱内氧气和水的含量（体积分数）应分别小于或等于 1*10^-6 和 5*10。

1.3 采样容器及其与试验箱间的连接管路应与试验箱同时进行置换。

1.4 试验结束后，试验箱内氢气含量小于 1% 时方可打开试验箱。

1.5 采用相同置换程序、相同试验用氢气、相同置换气体，且试验箱内氧气和水的含量在连续 3 次试验中均满足 1.2 规定时，6 个月内不需要检测试验箱内氧气和水的含量。

2、慢应变速率拉伸试验

2.1 试验设备及试样

2.1.1 试验设备除应满足 GB/T 34542.2 第 5 章的规定外，还应满足 GB/T 228.1 的相关要求。

2.1.2 慢应变速率拉伸试验用试样为光滑圆棒试样或者带缺口圆棒试样。光滑圆棒试样应满足 GB/T 228.1 的相关要求，且试样标距段表面粗糙度 Ra 小于或等于 0.8μm；带缺口圆棒试样应采用如图 1 所示的标准试样，或者缺口应力集中系数大于或等于 3 的试样。

2.1.3 试样标距段应变宜采用引伸计测量。

图 1 标准带缺口圆棒试样

2.2 试验程序

2.2.1 试验应采用恒位移速率加载。

2.2.2 光滑圆棒试样标距段的应变速率应不超过 2*10^-5s^-1；对于带缺口圆棒试样，以缺口为中心长度为 25.4mm 试样段的应变速率应不超过 2*10^-6s^-1。

2.3 试验报告

试验报告至少应包含以下内容：

a）试验条件：

1）材料牌号、规格、化学成分、热处理状态、焊接工艺参数（必要时）；

2）试样取样位置、取样方位、结构尺寸、表面状态；

3）气体纯度、试验温度、试验压力；

4）试验箱温度-时间曲线、压力-时间曲线。

b）试验参数：

应变速率。

c）试验结果：

1）应力-应变曲线；

2）屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。

3、疲劳寿命试验

3.1 试验设备及试样

3.1.1 疲劳寿命试验应采用力控制或者应变控制。试验设备除应满足 GB/T 34542.2 第 5 章的规定外，采用力控制时，还应满足 GB/T 3075 的相关要求；采用应变控制时，还应满足 GB/T 15248 或 GB/T 26077 的相关要求。

3.1.2 疲劳寿命试验应采用光滑圆棒试样或者带缺口圆棒试样。采用力控制时，光滑圆棒试样应满足 GB/T 3075 的相关要求；采用应变控制时，光滑圆棒试样应满足 GB/T 15248 或 GB/T 26077 的相关要求。带缺口圆棒试样应采用如图l所示的标准试样，或者缺口应力集中系数大于或等于 3 的试样。

3.2 试验程序

3.2.1 采用力控制时，试验程序应满足 GB/T 3075 的相关要求；采用应变控制时，试验程序应满足 GB/T 15248 或者 GB/T 26077 的相关要求。

3.2.2 采用力控制时，试验过程中试样的应力幅应保持恒定。光滑圆棒试样的力值比 R 宜取 -1 或者 0.1；带缺口圆棒试样的力值比 R 宜取 0.1。

3.2.3 采用应变控制时，试验过程中试样的总轴向应变幅或者轴向塑性应变幅应保持恒定。

3.2.4 加载波形应采用三角波或者正弦波。

3.2.5 当总循环次数低于 10⁵ 时，试验频率应小于或等于 1Hz，宜取 0.1Hz~1Hz；当总循环次数高于 10⁵ 时，试验频率应小于或等于 20Hz。

3.3 试验报告

试验报告至少应包含以下内容：

a）试验条件：

1）材料牌号、规格、化学成分、热处理状态、焊接工艺参数（必要时）；

2）试样取样位置、取样方位、结构尺寸、表面状态；

3）气体纯度、试验温度、试验压力；

4）试验箱温度-时间曲线、压力-时间曲线。

b）试验参数：

加载波形、频率、力值比R。

c）试验结果：

应力/应变-寿命曲线。

4、断裂韧度试验

4.1 试验设备及试样

4.1.1 试验设备除应满足 GB/T 34542.2 第 5 章的规定外，还应满足 GB/T 21143 的相关要求。

4.1.2 试样应满足 GB/T 21143 的相关要求。

4.2 试验程序

4.2.1 试验程序应满足 GB/T 21143 的相关要求。

4.2.2 试验应采用位移控制，并以缺口张开位移或者横梁位移作为控制变量。

4.2.3 试样在线弹性区内的应力强度因子速率应在 0.1MPa·m^1/2/min~1MPa·m^1/2/min 之间。

4.3 试验报告

试验报告至少应包含以下内容：

a）试验条件：

1）材料牌号、规格、化学成分、热处理状态、焊接工艺参数（必要时）；

2）试样取样位置、取样方位、结构尺寸、表面状态；

3）气体纯度、试验温度、试验压力；

4）试验箱温度-时间曲线、压力-时间曲线。

b）试验参数：

1）位移速率；

2）位移控制方法。

c）试验结果：

断裂韧度值。

5、疲劳裂纹扩展速率试验

5.1 试验设备及试样

5.1.1 试验设备除应满足第5章的规定外，还应满足 GB/T 6398 的相关要求。

5.1.2 试样应满足 GB/T 6398 的相关要求。

5.2 试验程序

5.2.1 试验程序应满足 GB/T 6398 的相关要求。

5.2.2 力值比 R 宜取 0.1。

5.2.3 加载波形应采用三角波或者正弦波。

5.2.4 试验频率应小于或者等于 1Hz，宜取 0.1Hz~1Hz；

5.3 试验报告

试验报告至少应包含以下内容：

a）试验条件：

1）材料牌号、规格、化学成分、热处理状态、焊接工艺参数（必要时）；

2）试样取样位置、取样方位、结构尺寸、表面状态；

3）气体纯度、试验温度、试验压力；

4）试验箱温度-时间曲线、压力-时间曲线。

b）试验参数：

1）裂纹预制结束时的应力强度因子范围 △K、力值比 R、裂纹长度及其测量方法；

2）试验时的载荷帽值、力值比 R、波形、频率；

c）试验结果：

da/dN 与 △K 的关系曲线。