1 范圍

      本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了耐火材料高溫抗扭強(qiáng)度試驗(yàn)方法的術(shù)語和定義、原理、設(shè)備、試樣、試驗(yàn)步驟、結(jié)果計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告。

      本標(biāo)準(zhǔn)適用于耐火材料高溫抗扭強(qiáng)度的測定。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

      GB/T 7321 定形耐火制品試樣制備方法

      GB/T 8170 數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定

      GB/T 10325 定形耐火制品驗(yàn)收抽樣檢驗(yàn)規(guī)則

      GB/T 17617 耐火原料和不定形耐火材料 取樣

      GB/T 18930 耐火材料術(shù)語

      YB/T 5202.1 不定形耐火材料試樣制備方法 第1部分：耐火澆注料

3 術(shù)語和定義

      GB/T 18930界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

      高溫抗扭強(qiáng)度 torsion strength at elevated temperature

      在高溫下，以規(guī)定加荷速率給試樣施加扭矩，試樣發(fā)生破壞時所能承受的極限剪切應(yīng)力。

3.2

      扭斷溫度 torsion fracture temperature

      在恒定的扭矩作用下，試樣隨溫度升高而發(fā)生斷裂時的溫度。扭轉(zhuǎn)變形角度的起始點(diǎn)溫度（T₀）和扭矩減小20％時的溫度（T₂₀）。

3.3

      高溫扭轉(zhuǎn)蠕變 torsion creep at elevated temperature

      在設(shè)定的扭矩和溫度下，在保溫的過程中或一定的時間內(nèi)，試樣產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角度或斷裂。

3.4

      扭轉(zhuǎn)角度 torsion angle

      從試驗(yàn)開始到試驗(yàn)結(jié)束試樣所產(chǎn)生的變形角度。

4 原理

      在設(shè)定的溫度下，對規(guī)定尺寸的試樣以恒定的速率施加扭矩直至斷裂，即：試樣不能夠再承受進(jìn)一步增大的剪切應(yīng)力。根據(jù)試樣斷裂時所承受的扭矩和截面尺寸計(jì)算出高溫抗扭強(qiáng)度。如果對試樣預(yù)先施加恒定的扭矩，可以在升溫過程中記錄試樣的扭斷溫度；或者預(yù)先施加恒定的扭矩后，也可以在升溫至某一溫度時，開始保溫并記錄試樣發(fā)生的扭轉(zhuǎn)角度，以在一定時間內(nèi)，例如50h，100h或200h時試樣發(fā)生的扭轉(zhuǎn)角度來表示試樣的高溫扭轉(zhuǎn)蠕變。

5 設(shè)備

5.1 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能夠以（0.15±0.015）MPa/s的速率施加扭轉(zhuǎn)載荷，直至試樣斷裂。

5.2 游標(biāo)卡尺，分度值不大于0.05mm。

5.3 電熱鼓風(fēng)干燥箱，能控溫在（110±5）℃。

5.4 加熱裝置，能按照7.1規(guī)定的加熱速率對試樣進(jìn)行加熱，加熱均溫區(qū)的長度應(yīng)不小于試樣截面邊長的1.5倍。加熱均溫區(qū)的溫差不超過±10℃。

5.5 溫度測量裝置，能滿足試樣的溫度測量并連續(xù)記錄。

5.6 扭矩及扭轉(zhuǎn)角度測試裝置，示值誤差在±2％以內(nèi)，能連續(xù)測量并記錄對試樣施加的扭矩和扭轉(zhuǎn)角度。

6 試樣

6.1 致密定形耐火制品按GB/T 10325或有關(guān)方協(xié)商進(jìn)行取樣，按GB/T 7321制樣。試樣尺寸為（40±0.5）mm×（40±0.5）mm×230mm。試樣的表面不得有凹陷、裂紋。特殊情況試樣尺寸可雙方協(xié)商確定。從每塊樣品磚上切取的試樣數(shù)量應(yīng)相同，以便統(tǒng)計(jì)分析。

      注：建議采用連續(xù)凸緣金剛石片制樣。如果使用齒形凸緣刀片，刀片切出的邊緣常出現(xiàn)破損及裂紋。那些有裂紋或明顯缺陷的試樣要作記錄或廢棄不用。

6.2 致密不定形耐火材料按GB/T 17617或有關(guān)方協(xié)商取樣，按YB/T 5202.1或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制樣。尺寸參照6.1進(jìn)行。制樣時的熱處理溫度等應(yīng)經(jīng)有關(guān)方協(xié)商，制樣條件和試樣尺寸均須在試驗(yàn)報(bào)告中注明。

6.3 試樣的數(shù)量為3個。

7 試驗(yàn)步驟

7.1 試樣干燥

      制備好的試樣置于干燥箱中（110±5）℃下烘干。

7.2 試樣尺寸測量

      測量試樣長度方向中間部位截面的尺寸，測量值應(yīng)精確至0.1mm。將試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)的兩夾具中，試樣伸入夾具的長度應(yīng)不小于30mm，調(diào)整夾具和試樣，確保試樣與夾具的同軸性，安放加熱裝置，使加熱均溫區(qū)位于試樣長度的中間部位。

7.3 升溫速率

      硅質(zhì)材料以3℃/min～5℃/min升溫至850℃，然后快速升溫至試驗(yàn)溫度。

      其他材料以5℃/min～10℃/min升溫速率升至試驗(yàn)溫度；或以不高于200℃/min升溫速率升至試驗(yàn)溫度。

      升溫速率可以協(xié)商確定。

7.4 保溫時間

      致密耐火材料試驗(yàn)溫度在1000℃以下保溫30 min，1000℃以上，保溫5min。

      不同的試驗(yàn)溫度和保溫時間可以協(xié)商確定。

      注：隔熱耐火制品保溫30 min。

7.5 高溫抗扭強(qiáng)度的測定

7.5.1 按7.3將試樣加熱到設(shè)定溫度，按7.4進(jìn)行保溫。

7.5.2 選擇扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)量程，使其大于試樣預(yù)估值的10％。

7.5.3 開啟扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)，以（0.15±0.015）MPa/s的速率均勻地施加扭矩，直至試樣斷裂，記錄最大扭矩和扭轉(zhuǎn)角度。

      注：施加載荷對時間的曲線可用來表示試驗(yàn)結(jié)果。

7.6 扭斷溫度的測定

7.6.1 按7.2安裝好試樣后，選擇扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)量程，使其大于試樣預(yù)估扭矩值的10％。

7.6.2 開啟扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)，以（0.15±0.015）MPa/s的速率均勻地對試樣施加扭矩到設(shè)定值。設(shè)定扭矩可協(xié)商確定。

7.6.3 按7.3進(jìn)行連續(xù)升溫，記錄扭斷溫度。此過程中的扭轉(zhuǎn)角度與溫度的變化可以作為試驗(yàn)報(bào)告的一部分。

7.7 高溫扭轉(zhuǎn)蠕變的測定

7.7.1 按7.2安裝好試樣后，開啟扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)，試樣施加扭矩至設(shè)定值。設(shè)定的扭矩可協(xié)商確定。

7.7.2 按7.3升溫到要求的溫度，開始保溫，記錄保溫起始點(diǎn)時間和扭轉(zhuǎn)角度，保溫時間可以為20h、50 h、100h。不同的預(yù)扭矩、試驗(yàn)溫度和保溫時間可以協(xié)商確定。如果在試驗(yàn)過程中預(yù)設(shè)置恒定扭矩值減小20％，則結(jié)束試驗(yàn)。

7.8 試樣有效數(shù)量規(guī)定

      試驗(yàn)時，斷裂發(fā)生在加熱均溫區(qū)外無效；須重新制樣進(jìn)行試驗(yàn)，直至有效試樣數(shù)達(dá)到3個。

8 結(jié)果計(jì)算與表示

8.1 高溫抗扭強(qiáng)度

      試樣的高溫抗扭強(qiáng)度用試樣斷裂時所承受的最大剪切應(yīng)力表示，按式（1）進(jìn)行計(jì)算：

      式中：

      τ——高溫抗扭強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；

      M——發(fā)生斷裂時作用在試樣上的扭矩，單位為牛毫米（N·mm）；

      a——試樣加熱段中部截面邊長的平均值，單位為毫米（mm）；

      式中的0.208為一個與試樣形狀（正方形截面）有關(guān)的形狀因子參數(shù)。

8.2 扭斷溫度

      記錄試樣開始發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形角度的起始點(diǎn)溫度（T₀）和扭矩減小20％時的溫度（T₂₀），此過程中的扭轉(zhuǎn)角度與溫度變化曲線可以作為試驗(yàn)報(bào)告的一部分。

8.3 高溫扭轉(zhuǎn)蠕變

      記錄試樣保溫開始時的扭轉(zhuǎn)角度和保溫一定時間后的扭轉(zhuǎn)角度。在試驗(yàn)過程中，如果預(yù)設(shè)置恒定扭矩值減小20％，則結(jié)束試驗(yàn)。

8.4 計(jì)算結(jié)果

      計(jì)算結(jié)果按GB/T 8170進(jìn)行修約，高溫抗扭強(qiáng)度保留3位有效數(shù)字，扭斷溫度保留為整數(shù)，高溫扭轉(zhuǎn)角度保留小數(shù)點(diǎn)后2位數(shù)字。

9 試驗(yàn)報(bào)告

      試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列幾部分：

      a）試驗(yàn)單位名稱；

      b）試驗(yàn)日期；

      c) 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；

      d) 試樣描述（生產(chǎn)廠、尺寸、材質(zhì)等）；

      e) 樣品數(shù)量；

      f）從每個樣品上的取樣數(shù)量；

      g）取樣的部位；

      h）試樣的尺寸；

      i）有缺陷試樣的部位；

      j）對試樣預(yù)施的扭矩；

      k）升溫速率和試驗(yàn)溫度及保溫時間；

      1）加荷速率；

      m）試樣的高溫扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度值及平均值；

      n）扭斷溫度及平均值；

      o）試樣高溫抗扭蠕變斷裂和時間；

      p）試樣的扭轉(zhuǎn)角度及平均值；

      q）試驗(yàn)人員。

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