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Charpy V notch tests – Risks associated with testing with 3 samples^★

Essais Charpy V – Risques liés aux essais avec 3 éprouvettes

¹ ATMA (French Maritime and Aeronautical Association)**, 47 rue de Monceau, 75008 Paris, France
² HPL Consulting, 4 rue du Fer à Cheval, 78100 St Germain-en-Laye, France

^* e-mail: hplieurade@gmail.com

Received: 20 March 2021
Accepted: 9 June 2021

Abstract

To estimate the risk of brittle fracture of a component in service, Charpy tests are generally carried out on 3 samples at the same temperature. Work done over many years on welded joint fatigue using probability and statistics has shown that to have a good assessment of minimum strength, it is clearly necessary to have a larger number of test results. In order to analyse the risks associated with this practice of 3 samples tested at the same temperature, a series of 17 Charpy impact test results of samples of the same steel plate was chosen. From this series, by translation, 2 series were generated, one with a test of 3 specimens showing acceptable steel and one with a test of 3 specimens showing unacceptable steel. The 3-test method was applied to these series leading to a possible simulation of 12 tests each. It was found that the 3-test practice leads to a risk of error of 30 to 40%. It is also found that the determination of the transition curve of a DH36 steel finally shows that its temperature for a CV of 27 J is of the order of −50 °C whereas the regulations require only −20 °C. In conclusion, a possible improvement of the test procedure is indicated, which is the subject of a study within the framework of the “CCRS rupture and fatigue” working groups of the Société des Ingénieurs Soudeurs (SIS).

Résumé

Pour estimer le risque de rupture fragile en service d’un composant, il est généralement effectué des essais Charpy, réalisés sur 3 éprouvettes. Les travaux effectués depuis de nombreuses années en fatigue de joints soudés mettant en œuvre les probabilités et statistiques ont montré que pour avoir une bonne évaluation d’une résistance minimale, il est clairement nécessaire d’avoir un plus grand nombre de résultats d’essais. Afin d’analyser les risques liés à cette pratique de 3 éprouvettes, il a été sélectionné une série de 17 résultats d’essais Charpy V d’une même tôle. À partir de cette série, par translation, il a été généré 2 séries, une dont un essai de 3 éprouvettes donne un acier acceptable et une dont un essai de 3 éprouvettes donne un acier non acceptable. La méthode de vérification avec 3 éprouvettes a été appliquée à ces séries conduisant à une possible simulation de 12 tests chacune. Il est alors constaté que la pratique des 3 éprouvettes conduit à un risque d’erreur de 30 à 40 %. Il est aussi constaté que la détermination de la courbe de transition d’un acier DH36 montre enfin que sa température pour un CV de 27 J est de l’ordre de −50 °C alors que les règlements requièrent seulement −20 °C. En conclusion, il est indiqué une possibilité d’amélioration de la procédure d’essais qui fait l’objet d’une étude dans le cadre des groupes de travail « CCRS rupture et fatigue » de la SF2M.