国家标准 GB/T20671.5一2020 代替GB/T20671.5一2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法第5部分:垫片材料蠕变松弛率试验方法 Classifieationsystemandtestmethodsfo”nonmetallicgasketmaterials- Part5Standardtestmethodforcreeprelaxationofgasketmaterials 2020-06-02发布 2021-04-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB;/T20671.5一2020 前言 GB/T20671《非金属垫片材料分类体系及试验方法》分为l1个部分第1部分;非金属垫片材料分类体系第2部分,垫片材料压缩率回弹率试验方法; 第3部分;垫片材料耐液性试验方法; 第4部分;垫片材料密封性试验方法第5部分,垫片材料蠕变松弛率试验方法; 第6部分:垫片材料与金属表面黏附性试验方法第7部分;非金属垫片材料拉伸强度试验方法; 第8部分非金属垫片材料柔软性试验方法; -第9部分:软木垫片材料胶结物耐久性试验方法; -第10部分:垫片材料导热系数测定方法; 第1l部分:合成聚合材料抗霉性测定方法本部分为GB/T20671的第5部分本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分代替GB/T20671.5一2006《非金属垫片材料分类体系及试验方法第5部分;垫片材料蠕变松弛率试验方法》与GB/T20671.52006相比,除编辑性修改外主要技术变化如下 -增加了本部分适用范围见第1章) 删除了范围中“以国际单位制(SI)单位表示的数值作为标准”及“本部分不涉及与其使用有关的安全问题本部分的使用者有责任考虑安全和健康问题,并在使用前确定规章限制的应用范围”(见第1章,2006年版的第1章); 修改了规范性引用文件(见第2章); -删除了意义和用途(见2006年版的第4章); -增加了试验方法B中千分表组件(见4.2.2); 将“试样调节”修改为“样品调节”(见5.4,2006年版的第7章) 增加了蠕变松弛率计算公式中参数的解释[见式(1]; 修改“精密度和偏倚”为“精密度”见第7章,2006年版的第10章); 删除了关键词(见2006年版的第11章); -增加了“试验方法B蠕变松弛率测定仪螺栓的标定程序”中设备的平垫圈的要求(见A.2.3); 修改了“试验方法B蠕变松弛率测定仪螺栓的标定程序”中的程序(见A.3.1,A.3.2,A.3.3 2006年版的A.3.1); 增加了“试验方法B蠕变松弛率测定仪螺栓的标定程序”中的程序(见A.3.5,A.3.6); 增加了“试验方法B蠕变松弛率测定仪螺栓的标定程序”中对螺栓校准的结果说明(见A.4) -删除了“ASTMB637UNsN07718试验数据整理结果”(见2006年版的附录B) 本部分由建筑材料联合会提出本部分由全国非金属矿产品及制品标准化技术委员会(SAC/TC406)归口本部分起草单位;杭州宗兴科技有限公司咸阳非金属矿研究设计院有限公司、国家非金属矿制品质量监督检验中心、上海索拓密封材料有限公司,河北亨达密封材料有限公司,成阳海龙密封复合材料有限公司、佛山市顺德区质量技术监督标准与编码所,无锡市祥健四氟制品有限公司
GB/T20671.5一2020 本部分主要起草人:段亚萍,邵岳松、石志刚、潘洲、范景芳、祝海峰、杜铭、潘延华、卢炳合,王健本部分所代替标准的历次版本发布情况为 GB/T20671.52006
GB;/T20671.5一2020 非金属垫片材料分类体系及试验方法第5部分:垫片材料蠕变松弛率试验方法范围 GB/T20671的本部分规定了非金属垫片材料蠕变松弛率测定的原理、仪器设备、样品、试验步骤、精密度及试验报告本部分适用于GB/T20671.1规定的1型,5型和7型材料的蠕变松弛率的测定其他型号的材料亦可参照采用规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是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/T20671.1非金属垫片材料分类体系及试验方法第1部分:非金属垫片材料分类体系原理 3.1试验方法A -般在室温下进行,应力由螺栓上标定过的应变计来测定,样品放置在两个平圆板之间受压,压力由紧扣圆板的螺栓和螺母提供在试验中,从加载开始到试验结束,每隔一段时间读取一次应变显示器上的读数应变显示器上的读数被换算成初始应力的百分数,然后绘出百分数与时间(以小时为单位对数的关系曲线在全部试验时间范围内任何给定的时问的初始应力损失或松弛的百分率能够从曲线上查出 3.2试验方法B 在室温或高温下进行,应力通过用千分表测量标定过的螺栓的长度变化来确定,样品放置在两个平因板之同受压,压力由紧扣圆板的螺栓和耀母提供在试验开始和试验结束时分别测量螺栓的长度计算出蠕变松弛率仪器设备 4.1试验方法A 4.1.1应变显示器 4.1.2计时器 4.1.3松弛率测定仪;包括两块平圆板上、下各一块)、一根装有应变计的螺栓、一个螺母和一个推力轴承如图1所示应变计;应变灵敏度系数(2.0士0.1)%的120.Q电阻应变计用来指示拉伸应变,应放置在抵消 4.1.4 扭矩、温度、弯曲影响的适当位置应变计装在螺栓的小直径上,距螺栓顶部约50.8mm 装有应变计的螺栓应标定
GB/T20671.5一2020 说明: -螺母; 螺栓推力轴承固定台; 接应变显示器" 上平圆板; 试验样品导线下平圆板; 图1试验方法A用松弛率测定仪 4.2试验方法B 4.2.1松弛率测定仪:松弛率测定仪应满足试验温度标定程序(见附录A)的需要松弛率测定仪包括两块带有特殊孔的平圆板、标定过的螺栓、垫圈和螺母,其材质为铬钼铁素体钢或镍基高温合金钢或其他合金(参见附录B),如图2所示 4.2.2千分表组件;由连接套简、顶针、紧固螺钉和千分表组成,如图2所示千分表精度不大于 0.0025mm 4.2.3套简扳手;l4.3mm(9/16in) 样品 5 5.1试验方法A 样品应为内径33.02mm士0.05mm,外径52.32mm士0.05mm的环形 5.2试验方法B 5.2.1矩形样品:;宽度10.16mm士0.38mm、长度31.75mm士0.38mm 每次试验需要四个这样的样品 5.2.2环形样品:;面积为1290mm,推荐采用内径15.62mm、外径43.56mm的样品 5.2.3对于4型2类材料,样品应为152.40mm的一个长条
GB;/T20671.5一2020 说明 -紧固螺丝; 平圆板; 连接套筒; 螺栓; 3 螺母; 顶针; 垫圈精度为0.0025mm的指针千分表试验样品; 样品摆放所需的空隙 10 图2试验方法B用松弛率测定仪平圆板组件和千分表组件 5.3样品厚度样品的公称厚度应为0.8mm 其他厚度由供需双方协商确定对于4型材料,公称厚度应不大于 1.78mm 5.4样品调节按照GB/T20671.1调节切割好的样品试验步骤 6.1试验方法A 6.1.1清洁平圆板和样品的表面,不能沾有蜡、脱模剂和油(用异辛烧或其他合适的溶剂擦拭) 润滑螺栓的螺纹 6.1.2使用13.8MPa士0.3MPa的初始应力,另有规定除外 6.1.3试验在2130下进行,另有规定除外 6.1.4拆开松弛率测定仪,把样品放人两块平圆板之间样品的内直径与平圆板的内直径应尽可能同圆心把螺栓头装人固定台中,拧上推力轴承和螺母,用手或仅够固定样品的力轻轻拧紧 6.1.5连接并平衡应变显示器记录读数然后将应变显示器的读数调整到规定的初始应力 6.1.6通过用扳手紧固螺母给垫片施加压力,直到应变显示器达到平衡对于17.8kN的压力来说,需要大约30N m的扭矩压力应以均匀的速率施加,且在10s士2s内达到规定的压力,此压力为“初
GB/T20671.5一2020 始应力” 6.1.7从达到规定的“初始应力”开始计时依次10s、1min,6min,30min、1h,5h、24h等读取应变显示器上的读数,直到试验结束(试验完后检查应变显示器的零点) 6.1.8将在6.1.7获取的应变显示器的读数转化为“初始应力”的百分数在半对数坐标纸上绘出百分数和时间(以小时为单位)对数的关系曲线 6.2试验方法B 6.2.1清洁平圆板和样品的表面用石墨和二硫化钼等润滑剂轻轻润滑螺栓螺纹和垫圈 6.2.2按照图2所示,把四个矩形样品放人两块平圆板之间,确保样品之间及距平圆板边缘的距离不小于2mm 如果用环形样品,样品的内直径与平圆板的内直径应尽可能同圆心如果是4型2类样品,在平圆板间的样品应以螺栓孔为中心,确保两个尾端交叠至少6.35n mm 6.2.3放好垫圈,用手拧紧螺母 6.2.4拧上千分表组件,用手拧紧把千分表读数调到零刻度 6.2.5用扳手拧紧螺母,直至达到规定的千分表读数,记录读数(D.,) 施加压力,并在3s内达到最大载荷当压力为26.7kN时,螺栓伸长量通常是0.1222nmm0.1270mm(标定程序见附录A) 卸去千分表组件注:当试验材料的厚度大于0.8mm时,拧紧螺母的时间最长可延长至5s,以满足施加试验载荷的需要 2笔的热风循环烘箱中,保持22h 如果另有规定,对于材质 6.2.6将夹有样品的测定仪放人100C士2 为铬钼铁素体钢的松弛率测定仪,最高试验温度不应超过204.4C;对于镍基高温合金钢的松弛率测定仪,最高试验温度不应超过482.2C 6.2.7从烘箱中取出夹有样品的测定仪,冷却到室温 6.2.8重新安上千分表组件,用手拧紧把千分表读数调到零刻度松开螺母(不要扰动千分表组件),记录千分表读数(D 6.2.9按式(l)计算蠕变松弛率 D,一D C，= ×100 D 式中蠕变松弛率,%表示; C 施加预定压力后千分表的读数,单位为毫米(mm) D D 松开螺母后千分表的读数,单位为毫米(n mm; 取三次平行测定结果的算术平均值为报告值精密度 7.1七个实验室试验了以下五种垫片材料(GB/T230671.1的分类代码)的蠕变松弛率1型1类;1型 2类;5型1类;7型1类;7型2类所有的实验室都用试验方法B.1型材料的调节程序矩形样品沿着材料的压延方向裁取试验按照本部分试验方法B进行,20.68MPa的初始应力施加在1290mm' 样品面积上,总压力为26.7kN 试验在100C下进行了22h 用铬钼铁素体合金钢材质的松弛率测定仪,对每种材料进行了三个平行样试验 7.2铬钼铁素体合金钢材质的松弛率测定仪的精密度结果在表1给出
GB;/T20671.5一2020 表1垫片材料蠕变松弛率试验的精密度用变异系数法表示蠕变松弛率/% 重复性再现性材料的型号和类别 GB/T20671. cv/% 平均值 L.SD/% CV % LSD 名范围 1.5~l5,4 13.3 1.22 26.5 1.58 11.9 1型1 类 9.4 33.7 27.2~33.7 30.9 1.87 6.2 17.6 8.2 2.52 23.1 】型2类 5型1类 4.08.9 6.3 1.27 18.I 51.2 2.01 31.9 90.1 7型1类 14.2一24.5 8.1 1.33 8.0 22.7 3.93 21.8 61.5 7型2类 20.728.5 26.,0 0,97 4.2 11.8 3.10 11.9 33.7 注1: s×100 C一平巧值式中: CV -变异系数; 标准偏差 L.SD表示在95%的置信度水平上,两次独立的试验结果之间的显著性差异最小值(2、CV) 注2:环形样品代替矩形样品能够用在1型2类、5型1类、7型1类和7型2类由于试验结果有统计上的显著差异，1型1类不能用环形样品代替矩形样品试验报告试验报告应包括下列内容被测材料的牌号和标记; a b 试验温度; 试验的时间,以小时为单位; c 所用的“初始应力”和样品厚度 d 每个样品的应力损失百分率; e f 记录的所有试验结果的平均值
GB/T20671.5一2020 附录 A 规范性附录) 试验方法B蠕变松弛率测定仪螺栓的标定程序目的 A.1 A.1.1螺栓在标定之前,应经过高温预处理,以消除应力 A.1.2标定预处理后的螺栓,应在使用后定期标定若使用温度超过205C,标定周期则应比低温使用时更短 A.1.3螺栓确保能正常使用 A.2设备 A.2.1松弛率测定仪;按照4.2.1,稍做改进,使每个平圆板能插进一对钢制定位销 A.2.2千分表组件:见4.2.2 A.2.3平垫圈:尺寸为177.8mm一406.4mm,材料为碳素钢,硬度为38HRC45HRC A.2.4拉力试验机能够提供和记录26.7kN载荷的能力最大允许系统误差为所施加载荷的0.5%. A.2.5螺栓标定装置机构:把松弛率测定仪和拉力试验机相连接的机构见图A.1 A.3程序 A.3.1如果被标定的螺栓是新的,则按下述步骤进行预处理在不放垫片的情况下,安装好松弛率测定仪,向螺栓施加载荷,使其获得0.13mm士0.0013mm的位移值记录此值并作为原始位移值 A.3.2取下千分表组件,且不可松开螺栓和螺母,然后把该测定仪放人循环热风烘箱中,烘箱温度应预先调至超过最高试验温度10C 保持22h后,从烘箱中取出该测定仪,冷却到室温 A.3.3将千分表组件安装到松弛率测定仪上,卸掉螺栓的载荷,测量位移值,精确到0.0013n mm 记录此值,并作为终点位移值 A.3.4重复上述操作循环,直至一次循环和下一次循环的原始位移值和终点位移值的差值在3%或更小且没有显示进一步减小的趋向注;一般螺栓的预处理有七次或七次以下的上述操作循环就足够了 A.3.5拆卸松弛率测定仪,用平垫圈代替垫片,用手拧紧螺母 A.3.6安装松弛率测定仪组件、千分表组件和螺栓校准装置,如图A.1 将整体安装到拉力试验机上调整间距,不应使拉伸载荷施加到测定仪的螺栓上将千分表调到零刻度施加拉伸力,直到载荷达到4.45kN 保持这个载荷,记录千分表指示的螺栓伸长量,估读精确到0.0013 mm 继续向螺栓加载压力,从4.45kN加载到26.7kN,且每增加4.45kN,记录螺栓的伸长量 A.3.8卸去测定仪螺栓上的拉力载荷,观察千分表的读数如果千分表没有回到零刻度(士0.0025” mm 范围内),则应剔除这组数据重新此循环,如果3次循环后,千分表读数没有回到零刻度,则螺栓应作废 A.3.9千分表重新置零,重复A.3.7和A.3.8三次
GB;/T20671.5一2020 说明 -指针千分表平面板; -连接套筒; 下支架; -螺母定位销 -垫圈; 上支架图A.1螺栓标定装置示意图 A.4结果说明 A.4.1在线性坐标纸上标出平均螺栓伸长量和对应的螺栓载荷的坐标点,绘制螺栓标定曲线 Y轴为平均螺栓伸长量,x轴为螺栓受到的载荷这个曲线应是一条直线 A.4.2通过计算,得到拟合度,此值应大于0.95,否则螺栓作废 L.4.3在26.7kN三次循环后,如果螺栓校准的伸长率小于0.101mm或大于0.140mm,螺栓应作废 A
GB/T20671.5一2020 录附 B 资料性附录) 试验方法B松弛率测定仪用材质技术指标示例试验方法B松弛率测定仪的材质为铬钼铁素体钢或镍基高温合金钢或其他合金前面两种合金的主要技术指标列于表B1,表B.2 表B.1铬钼铁素体钢主要技术指标类型铬钼铁素体饷 Mn Si Cr Mo 化学成分 0,37一0,49 0,65~1.10 0.15一0.35 0.751.20 0,150,25 0,035 s0,040 拉伸强度屈服强度伸长率最小回火温度断面收缩率 4D 最大硬度力学性能 >795MPa >655MP 16% 302HB 593 >50% 注，表中指标接近于GB/T3077中的42CrMo钢表B.2镍基高温合金钢钢主要技术指标 N Nb+T i Mo 50.055.0 17.021.0 2.803.30 4.75~5.,5o0 0.65~1.15 Mn S 化学成分 % <0,08 s0.35 s0.35 s0,015 s0,015 AA Co Cu Fe S1,0 0.200.80 <0,006 S0.30 剩余固溶热处理:924C1010保持最少0.5h,空气冷却或快速冷却热处理沉淀硬化处理;718它土14C保持8h,加热炉冷却到g1土14七保持至总沉诧热处理时间达到18h,空气冷却拉伸强度屈服强度 50mm伸长率断面收缩率布氏硬度力学性能 >1275MPa >l034MPa >12% >l5% 331 断裂应力试验温度649C,应力690MPa,最少23h,50mm伸长率最小5% 注:表中指标接近于GB/T14992中的GH4169
GB;/T20671.5一2020 参考文献 [1]GB/T3077合金结构钢 [[2]GB/T14992高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号

非金属垫片材料蠕变松弛率试验方法介绍

一、背景

在工程和制造领域使用的密封件必须能够保证密封性，耐久性和可靠性。而垫片作为一种常见的密封件之一，其材料的性能对密封件整体的性能有着至关重要的影响。

为了评估非金属垫片材料的蠕变性能和松弛性能，国家标准化管理委员会发布了《非金属垫片材料分类体系及试验方法》系列标准，其中第5部分为垫片材料蠕变松弛率试验方法。

二、非金属垫片材料分类体系

非金属垫片材料通常由各种高分子材料制成，如橡胶、塑料、聚酯等。根据国家标准GB/T20671.1-2020《非金属垫片材料分类体系及试验方法第1部分：一般规定》的定义，非金属垫片材料可分为以下类别：

纤维板类
石墨类
橡胶类
塑料类
涂层类
复合材料类
其他类别

三、垫片材料蠕变松弛率试验方法

GB/T20671.5-2020中规定了垫片材料蠕变松弛率试验的具体方法，主要包括以下内容：

试验样品的准备
试验条件的设定
试验方法的实施
试验结果的评定
试验报告的编制

通过对试验样品在一定时间内施加恒定压力或应力，观察其蠕变变形或松弛程度，评估其蠕变性能和松弛性能，并根据试验结果进行评定和报告编制。

四、总结

非金属垫片材料在工程和制造领域中扮演着重要的角色，而垫片材料的蠕变性能和松弛性能是其性能评估的重要指标之一。通过GB/T20671.5-2020规定的试验方法，可以对非金属垫片材料进行有效的蠕变松弛率测试。