ISO 16540:2015
(Main)Corrosion of metals and alloys — Methodology for determining the resistance of metals to stress corrosion cracking using the four-point bend method
Corrosion of metals and alloys — Methodology for determining the resistance of metals to stress corrosion cracking using the four-point bend method
ISO 16540:2015 provides guidelines for the use of four-point bend testing to evaluate the resistance of metals including carbon steel, low alloy steels, and corrosion resistant alloys (CRAs) to stress corrosion cracking. The method gives guidance on testing of both parent plate and welds and includes procedures for metals that have no distinct yield point in their stress-strain behaviour as well as metals with a distinct yield point. The emphasis in this International Standard is on the generic methodology of the four-point bend test. Service application will be varied and the relevant industry standard is to be consulted where appropriate.
Corrosion des métaux et alliages — Méthodologie de détermination de la résistance des métaux à la fissuration par corrosion sous contrainte au moyen de la méthode de flexion quatre points
ISO 16540:2015 fournit des lignes directrices concernant l'utilisation d'essais de flexion quatre points pour évaluer la résistance des métaux, y compris l'acier au carbone, les aciers faiblement alliés et les aciers résistant à la corrosion (ARC), à la fissuration par corrosion sous contrainte. La méthode donne des indications pour les essais de la tôle-mère et des soudures et contient des modes opératoires pour les métaux qui ne présentent pas de limite d'élasticité distincte dans leur comportement contrainte-déformation ainsi que pour les métaux qui présentent une limite d'élasticité distincte. La présente Norme internationale met l'accent sur la méthodologie générique de l'essai en flexion quatre points. L'application en service sera variée et la norme industrielle applicable doit être consultée, le cas échéant.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16540
First edition
2015-10-01
Corrosion of metals and alloys —
Methodology for determining
the resistance of metals to stress
corrosion cracking using the four-
point bend method
Corrosion des métaux et alliages — Méthodologie de détermination
de la résistance des métaux à la fissuration par corrosion sous
contrainte au moyen de la méthode de flexion quatre points
Reference number
©
ISO 2015
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ii © ISO 2015 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 1
5 Loading jig design . 2
6 Specimen preparation . 3
6.1 General . 3
6.2 Parent material specimens . 3
6.3 Welded specimens . 4
6.4 Clad product specimens . 5
7 Strain gauging . 5
8 Loading . 6
8.1 Strain level . 6
8.2 Setting the total strain value . 6
8.3 Testing at elevated temperature . 8
9 Test environment . 8
9.1 General . 8
10 Procedure for four-point bend testing . 9
11 Failure appraisal .10
11.1 Carbon steel .10
11.2 Corrosion resistant alloys .10
12 Test report .11
Annex A (informative) Surface preparation (see also ISO 7539-1) .12
Annex B (informative) Procedure for strain gauging and determining uniaxial stress-strain
calibration curve .16
Bibliography .18
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. Each 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, governmental 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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 156, Corrosion of metals and alloys.
This International Standard is based on a draft NACE International standard on Four-Point Bend Testing
of Materials for Oil and Gas applications. NACE International grants the right to ISO to reproduce
material extracted from that document.
iv © ISO 2015 – All rights reserved
Introduction
This International Standard has been prepared as a sub-set of ISO 7539 which consists of the following
parts, under the general title Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing:
— 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 uniaxially loaded tension specimens
— Part 5: Preparation and use of C-ring specimens
— Part 6: Preparation and use of precracked specimens for tests under constant load or constant displacement
— Part 7: Method for slow strain rate testing
— Part 8: Preparation and use of specimens to evaluate weldments
— Part 9: Preparation and use of pre-cracked specimens for tests under rising load or rising displacement
— Part 10: Reverse U-bend method
— Part 11: Guidelines for testing the resistance of metals and alloys to hydrogen embrittlement and
hydrogen-assisted cracking
INTERNATIONAL STANDARD ISO 16540:2015(E)
Corrosion of metals and alloys — Methodology for
determining the resistance of metals to stress corrosion
cracking using the four-point bend method
1 Scope
This International Standard provides guidelines for the use of four-point bend testing to evaluate the
resistance of metals including carbon steel, low alloy steels, and corrosion resistant alloys (CRAs) to
stress corrosion cracking. The method gives guidance on testing of both parent plate and welds and
includes procedures for metals that have no distinct yield point in their stress-strain behaviour as
well as metals with a distinct yield point. The emphasis in this International Standard is on the generic
methodology of the four-point bend test. Service application will be varied and the relevant industry
standard is to be consulted where appropriate.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 8407, Corrosion of metals and alloys — Removal of corrosion products from corrosion test specimens
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
corrosion resistant alloy
CRA
alloy designed to be resistant to general and localized corrosion in environments that are corrosive
to carbon steel
3.2
heat affected zone
HAZ
portion of the base metal that is not melted during brazing, cutting, or welding, but whose
microstructure and properties are altered by the heat of these processes
3.3
soft zone cracking
SZC
form of sulphide stress cracking that may occur when a steel contains a local “soft zone” of low yield
strength material and is exposed under stress to environments containing H S
Note 1 to entry: Under service loads, soft zones may yield and accumulate plastic strain locally increasing the
susceptibility to cracking of an otherwise cracking resistant material. Such soft zones are typically associated
with welds in carbon steels.
4 Principle
The four-point bend test is a constant displacement test that is performed by supporting a beam
specimen on two loading rollers (bearing cylinders) and applying a load through two other loading
rollers so that one face of the specimen is in tension (and uniformly stressed between the inner rollers)
and the other is in compression. The stress at mid-thickness is zero and there will be significant
gradients in stress through the thickness, this being most marked for thin specimens. As a consequence,
cracks may initiate, but then arrest or their growth rate decrease. Hence, complete fracture might not
always occur during the test exposure period. Important parameters are roller spacing, ratio between
outer and inner span, specimen dimensions, width-to-thickness ratio, and roller diameter. Testing of as-
welded specimens presents a particular challenge due to significant variations in root profile, surface
roughness, extent of micro-cracks, and degree of misalignment.
5 Loading jig design
5.1 A loading jig similar to that shown in Figure 1 shall be used to apply a constant deflection to the
specimen. The dimensions are often chosen so that A = H/4.
5.2 Specimens of thickness up to 5 mm present few problems for parent material specimens as they
can be easily accommodated in test vessels of modest size with typical dimensions for the loading jig of
the following:
— spacing between inner rollers: 50 mm-60 mm;
— spacing between outer rollers: 100 mm-130 mm;
— roller diameter: 6 mm-10 mm.
5.3 Thicker specimens, up to full wall thickness, are advisable for testing welded specimens. Here,
there is a balance between minimizing the load by increasing the spacing between span supports and
accommodating the increased size of the jig with possible constraints associated with the size of the test
vessel. This is an individual judgement.
Key
t specimen thickness
A distance between the inner and outer supports
H distance between the outer supports
Figure 1 — Typical four-point bend loading jig design
2 © ISO 2015 – All rights reserved
5.4 The specimen shall be elect
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16540
Première édition
2015-10-01
Corrosion des métaux et alliages —
Méthodologie de détermination de la
résistance des métaux à la fissuration
par corrosion sous contrainte au
moyen de la méthode de flexion
quatre points
Corrosion of metals and alloys — Methodology for determining the
resistance of metals to stress corrosion cracking using the four-
point bend method
Numéro de référence
©
ISO 2015
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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2015 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 2
5 Conception de l’appareil de charge . 2
6 Préparation des éprouvettes . 4
6.1 Généralités . 4
6.2 Éprouvettes en matériau de base . 4
6.3 Éprouvettes avec cordon de soudure . 5
6.4 Éprouvettes de produits de revêtement par placage . 6
7 Mesurage de la déformation . 6
8 Chargement . 7
8.1 Niveau de déformation . 7
8.2 Détermination de la valeur de la déformation totale . 7
8.3 Essais à température élevée . 9
9 Environnement d’essai . 9
9.1 Généralités . 9
10 Mode opératoire d’essai en flexion quatre points .10
11 Évaluation de la rupture .11
11.1 Acier au carbone .11
11.2 Alliages résistants à la corrosion .12
12 Rapport d’essai .12
Annexe A (informative) Préparation de surface (voir également l’ISO 7539-1) .14
Annexe B (informative) Procédure de mesurage de la déformation et de détermination de
la courbe d’étalonnage contrainte uniaxiale-déformation .18
Bibliographie .20
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’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 l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer
un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages.
La présente Norme internationale est basée sur un projet de Norme internationale NACE sur les essais
de flexion quatre points des matériaux pour applications pétrolières et gazières. NACE International
accorde le droit à l’ISO de reproduire le contenu extrait de ce document.
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
Introduction
La présente Norme internationale a été élaborée comme une sous-partie de l’ISO 7539 qui comprend
les parties suivantes, sous le titre général Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion
sous contrainte:
— Partie 1: Lignes directrices générales relatives aux 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 pour essais sous charge constante ou
sous déplacement constant
— Partie 7: Méthode d’essai à faible vitesse de déformation
— Partie 8: Préparation et utilisation des éprouvettes pour évaluer les assemblages soudés
— Partie 9: Préparation et utilisation des éprouvettes préfissurées pour essais sous charge croissante ou
sous déplacement croissant
— Partie 10: Méthode par cintrage en U inversé
— Partie 11: Lignes directrices pour les essais de résistance des métaux et alliages à la fragilisation par
l’hydrogène et la fissuration assistée sous hydrogène
NORME INTERNATIONALE ISO 16540:2015(F)
Corrosion des métaux et alliages — Méthodologie de
détermination de la résistance des métaux à la fissuration
par corrosion sous contrainte au moyen de la méthode de
flexion quatre points
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale fournit des lignes directrices concernant l’utilisation d’essais de
flexion quatre points pour évaluer la résistance des métaux, y compris l’acier au carbone, les aciers
faiblement alliés et les aciers résistant à la corrosion (ARC), à la fissuration par corrosion sous
contrainte. La méthode donne des indications pour les essais de la tôle-mère et des soudures et contient
des modes opératoires pour les métaux qui ne présentent pas de limite d’élasticité distincte dans leur
comportement contrainte-déformation ainsi que pour les métaux qui présentent une limite d’élasticité
distincte. La présente Norme internationale met l’accent sur la méthodologie générique de l’essai en
flexion quatre points. L’application en service sera variée et la norme industrielle applicable doit être
consultée, le cas échéant.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 8407, Corrosion des métaux et alliages — Élimination des produits de corrosion sur les éprouvettes
d’essai de corrosion
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
alliage résistant à la corrosion
ARC
alliage conçu pour résister à la corrosion générale et localisée dans des environnements corrosifs pour
l’acier au carbone
3.2
zone affectée thermiquement
ZAT
partie du métal de base qui ne fond pas durant le brasage, le coupage ou le soudage, mais dont la
microstructure et les propriétés sont modifiées par la chaleur émise par ces procédés
3.3
fissuration des zones de plus faible dureté
SZC
forme de rupture différée par H S qui peut se produire lorsqu’un acier contient une zone locale de plus
faible dureté constituée d’un matériau à faible limite d’élasticité et qu’il est exposé sous contrainte à des
environnements contenant du H S
Note 1 à l’article: Sous des charges de service, les zones de plus faible dureté peuvent subir un écoulement
plastique et accumuler localement une déformation plastique qui augmente la sensibilité à la fissuration d’un
matériau par ailleurs résistant à la fissuration. De telles zones de plus faible dureté sont typiquement associées
aux soudures dans des aciers au carbone.
4 Principe
L’essai en flexion quatre points est un essai sous déplacement constant qui est réalisé en plaçant une
éprouvette sur deux rouleaux de charge (cylindres d’appui) et en appliquant une charge par le biais de
deux autres rouleaux de charge de sorte qu’une face de l’éprouvette soit en traction (et soumise à une
contrainte uniforme entre les rouleaux intérieurs) et l’autre en compression. La contrainte à mi-épaisseur
est nulle et il y a des gradients de contrainte significatifs dans l’épaisseur, de manière particulièrement
marquée pour des éprouvettes minces. En conséquence, des fissures peuvent s’amorcer puis s’arrêter,
ou leur vitesse de propagation peut diminuer. Une rupture complète ne se produit donc pas toujours
pendant la période d’exposition à l’essai. Les paramètres importants sont l’espacement des rouleaux,
le rapport entre la portée extérieure et la portée intérieure, les dimensions de l’éprouvette, le rapport
largeur à épaisseur et le diamètre des rouleaux. Les essais d’éprouvettes avec cordon de soudure à l’état
brut soulèvent un défi particulier en raison de variations significatives du profil de base, de la rugosité
de surface, de l’étendue des microfissures et du degré de défaut d’alignement.
5 Conception de l’a
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.