What is Creep Test? Definition, Creep Curve, Stages of Creep and Applications

Creep Test Engineering Materials का एक महत्वपूर्ण Mechanical Test है जिसका उपयोग High Temperature पर लंबे समय तक Constant Load के प्रभाव में होने वाली Permanent Deformation का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। जब किसी Material पर लंबे समय तक लगातार Load लगाया जाता है, विशेषकर उसके Melting Temperature के लगभग 40% या उससे अधिक Temperature पर, तब Material धीरे-धीरे Deform होने लगता है। इस प्रक्रिया को Creep कहा जाता है।

Steam Turbine Blades, Boiler Tubes, Jet Engine Components, Nuclear Reactor Parts, Gas Turbine Blades तथा High Temperature Pressure Vessels जैसे Components लगातार High Temperature पर कार्य करते हैं। इसलिए इन Components के Design एवं Material Selection के लिए Creep Test अत्यंत आवश्यक माना जाता है।

Introduction

सामान्य Temperature पर अधिकांश Metals में Creep का प्रभाव बहुत कम होता है, लेकिन जैसे-जैसे Temperature बढ़ता है वैसे-वैसे Material के अंदर Atomic Movement बढ़ने लगती है और धीरे-धीरे Plastic Deformation प्रारंभ हो जाती है। यह Deformation अचानक नहीं होती बल्कि लंबे समय तक धीरे-धीरे बढ़ती रहती है।

Mechanical Engineering, Aerospace Engineering, Thermal Power Plants तथा Nuclear Engineering में Creep Behaviour का अध्ययन अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि High Temperature Components की Failure का प्रमुख कारण Creep होता है।

Definition of Creep

जब किसी Material पर High Temperature पर लंबे समय तक Constant Stress या Constant Load लगाया जाता है और समय के साथ उसमें धीरे-धीरे Permanent Deformation होती रहती है, तब इस घटना को Creep कहा जाता है।

Definition of Creep Test

Creep Test वह Mechanical Test है जिसमें किसी Standard Specimen पर निश्चित Temperature तथा Constant Load के अंतर्गत लंबे समय तक परीक्षण किया जाता है ताकि उसके Time-Dependent Deformation तथा Creep Resistance का अध्ययन किया जा सके।

Objectives of Creep Test

• High Temperature Behaviour का अध्ययन करना।
• Creep Resistance ज्ञात करना।
• Time Dependent Deformation मापना।
• Safe Material Selection करना।
• Service Life का अनुमान लगाना।
• High Temperature Components का Design करना।
• Quality Control एवं Reliability सुनिश्चित करना।

Principle of Creep Test

इस Test में Specimen को निर्धारित High Temperature पर Furnace के अंदर रखा जाता है। इसके बाद उस पर Constant Tensile Load लगाया जाता है। समय के साथ होने वाली Elongation अथवा Strain को नियमित अंतराल पर रिकॉर्ड किया जाता है। प्राप्त Data के आधार पर Creep Curve तैयार की जाती है।

Basic Terminology

Creep Testing Machine

Creep Test करने के लिए विशेष Creep Testing Machine का उपयोग किया जाता है जिसमें High Temperature Furnace तथा Constant Loading Mechanism उपलब्ध होता है।

Main Parts of Creep Testing Machine

• Loading Frame
• Electric Furnace
• Temperature Controller
• Specimen Holder
• Dead Weight Loading System
• Extensometer
• Dial Gauge
• Data Recording System

Test Procedure

1. Standard Test Specimen तैयार किया जाता है।
2. Specimen को Creep Testing Machine में Clamp किया जाता है।
3. Required Temperature Set किया जाता है।
4. Specimen को Furnace द्वारा गर्म किया जाता है।
5. Constant Tensile Load Apply किया जाता है।
6. निश्चित समय अंतराल पर Elongation Record की जाती है।
7. Failure तक Test जारी रहता है।
8. Recorded Data से Creep Curve तैयार की जाती है।

Observations Obtained from Creep Test

• Creep Strain
• Creep Rate
• Time to Rupture
• Total Deformation
• Creep Resistance
• High Temperature Performance

Creep Curve

Creep Test का सबसे महत्वपूर्ण परिणाम Creep Curve है। इस Curve में Horizontal Axis पर Time तथा Vertical Axis पर Creep Strain प्रदर्शित की जाती है। यह Curve किसी Material की High Temperature Behaviour को स्पष्ट रूप से दर्शाती है।

Stages of Creep

1. Primary Creep

इस Stage में Creep Rate धीरे-धीरे कम होती जाती है क्योंकि Material में Strain Hardening प्रारम्भ हो जाती है। यह प्रारम्भिक अवस्था होती है और Material अभी भी पर्याप्त Strength बनाए रखता है।

2. Secondary Creep

Secondary Creep को Steady State Creep भी कहा जाता है। इस अवस्था में Creep Rate लगभग स्थिर रहती है। अधिकांश Engineering Components अपना अधिकतम Service Life इसी Stage में व्यतीत करते हैं।

3. Tertiary Creep

Tertiary Creep Creep Curve की अंतिम अवस्था होती है। इस Stage में Creep Rate बहुत तेजी से बढ़ने लगती है क्योंकि Material के अंदर Micro Cracks बनने लगते हैं तथा Cross-Sectional Area कम होने लगता है। अंततः Material Rupture होकर Failure प्रदर्शित करता है। High Temperature Components की अधिकांश Failures इसी Stage में होती हैं।

Factors Affecting Creep

• Operating Temperature
• Applied Stress
• Duration of Loading
• Material Composition
• Grain Size
• Heat Treatment
• Manufacturing Process
• Alloying Elements
• Environment
• Surface Condition

Creep Resistant Materials

High Temperature Applications के लिए ऐसे Materials का चयन किया जाता है जिनकी Creep Resistance अधिक हो।

Advantages of Creep Test

• High Temperature Behaviour ज्ञात होती है।
• Creep Resistance निर्धारित होती है।
• Component Service Life का अनुमान लगाया जा सकता है।
• Material Selection आसान हो जाता है।
• Power Plant एवं Aerospace Design में उपयोगी।
• Reliability तथा Safety बढ़ती है।

Limitations of Creep Test

• Testing में बहुत अधिक समय लगता है।
• Equipment महंगा होता है।
• Continuous Temperature Control आवश्यक होता है।
• Long Duration Testing के कारण Cost अधिक होती है।
• Special Testing Laboratory की आवश्यकता होती है।

Applications of Creep Test

• Steam Turbine Blades
• Boiler Tubes
• Gas Turbine Components
• Jet Engine Parts
• Nuclear Reactor Components
• Pressure Vessels
• Heat Exchangers
• Petrochemical Industries
• Thermal Power Plants
• Aerospace Engineering

Industrial Importance

Thermal Power Plants, Nuclear Power Stations, Aerospace Industries तथा Petrochemical Industries में अधिकांश Components लंबे समय तक High Temperature पर कार्य करते हैं। ऐसे Components की Reliability, Safety तथा Service Life सुनिश्चित करने के लिए Creep Test अत्यंत आवश्यक है।

Difference Between Creep and Fatigue

Exam Oriented Important Questions

1. Creep क्या है? Creep Test को परिभाषित कीजिए।
2. Creep Curve बनाकर उसकी विभिन्न Stages समझाइए।
3. Primary, Secondary तथा Tertiary Creep में अंतर लिखिए।
4. Creep Test की प्रक्रिया समझाइए।
5. Creep को प्रभावित करने वाले Factors लिखिए।
6. Creep Resistant Materials के उदाहरण दीजिए।
7. Creep तथा Fatigue में अंतर लिखिए।
8. Creep Test के Applications लिखिए।

Viva Questions

1. Creep क्या है?
2. Creep Test किस Temperature पर किया जाता है?
3. Secondary Creep को क्या कहते हैं?
4. Creep Curve में कितनी Stages होती हैं?
5. End of Creep किस Stage में होता है?
6. Creep Resistance क्या है?
7. Gas Turbine Blade में Creep Test क्यों आवश्यक है?
8. Rupture Time क्या है?
9. Creep Rate क्या होती है?
10. Super Alloys का उपयोग कहाँ किया जाता है?

Conclusion

Creep Test High Temperature Engineering Materials की Time Dependent Deformation का अध्ययन करने वाला अत्यंत महत्वपूर्ण Mechanical Test है। इसके द्वारा Creep Resistance, Creep Rate, Rupture Time तथा Service Life का निर्धारण किया जाता है। Thermal Power Plants, Aerospace Engineering, Nuclear Engineering तथा Petrochemical Industries में सुरक्षित एवं विश्वसनीय Design के लिए Creep Test का विशेष महत्व है।