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无缝钢管质量检查(验)方法与仪器和设备——钢管物理化学性能检验

2016-05-07

  无缝钢管的物理化学性能检验包括常温下或一定温度条件下的钢管力学性能试验(拉伸试验、韧性试验、硬度试验),液压试验以及腐蚀试验(晶间腐蚀试验、抗氢致开裂试验-HIC、抗硫化物应力开裂试验-SSCC)等。

 (1)拉伸试验

  拉伸试验是使用单向静载荷对式样进行拉伸,一般拉伸至试样断裂,测量拉伸过程中的应力和变形,判定材料的强度和塑性指标。根据钢管产品标准的规定,拉伸试验的主要指标有:屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率等。其中屈服强度的测量,可根据不同的钢种,分别测量下屈服强度、上屈服强度、规定非比例延伸强度、规定总延伸强度和残余延伸强度等。

  在产品技术标准或技术协议中规定了拉伸试样的方向、形状和尺寸。试样方向可分为纵向和横向。试样形状有管状试样、全壁厚纵向弧形试样、机加工的横向矩形横截面试样、圆截面试样等。

  钢管拉伸试样尺寸包括试样的横截面面面积和原始标距。各种形状试样的横截面尺寸如下:

 ①管段试样的横截面为原始钢管的横截面,其试样主要适用于小口径钢管的拉伸试验。

 ②圆截面试样主要采用三种试样直径,分别是Φ10(R4)、8(R5)、5mm(R7)。

 ③全壁厚纵向弧形试样的宽度是由比例试样或定标距试样并结合钢管的不同直径来确定的。比例试样的宽度分别为10,15,20mm;定标距试样宽度分别为19,25,38mm。

 ④机加工的横向矩形横截面试样的宽度,与是否为比例试样或定标距试样有关。常用的宽度有:12.5,15(比例试样),20,25,38mm。

 比例样式原始标距包括5.65 S0表示试样的横截面面积)等。定标距试样原始标距包括50,80mm等。我国钢管标准与国际标准和欧盟标准接轨,通常规定试样采用5.65 的比例试样,即测定断后伸长率A,个别产品标准也规定测量50mm的定标距断后伸长率A50mmo长度通常采用50mm的定标距。

  试样断后伸长率的测定与试样尺寸有关。因此,拉伸试验的报告应包括试样的具体尺寸。当采用不同的比例试样或定标距试样时,不同标距断后伸长率之间存在一定的换算关系,如:由已知比例标距的伸长率可换算到另一个比例定标距的伸长率,截面面积相等的试样从一个定标距的伸长率可换算到另一个定标距的伸长率,由比例标距的伸长率可换算到定标距的伸长率。横截面面积不相等的试样从一个定标距的伸长率换算到另一个定标距的伸长率。这些伸长率的换算方法在GB/T17600标准中有具体的规定。

  (2)冲击试验

  冲击试验是用规定的摆锤对处于简支梁状态的缺口试样进行一次性打击,测量试样折断时吸收的摆锤能量,常用冲击吸收功(AK,单位为J)表示。由产品技术标准或技术协议规定冲击试样的方向、尺寸和试样温度。试样方向可分为纵向和横向。

  (3)硬度试验

  硬度试验包括布氏硬度试验HB、洛氏硬度试验HRC、维氏硬度试验HV等。

  布氏硬度试验是采用硬质合金球(常用直径5mm或10mm),以一定载荷将其压入试样表面,测定试样表面的压痕直径,以压痕直径或换算出的硬度值来表示材料的布氏硬度值HB。硬值合金球压头测量布氏硬度的优点时压痕面积较大,材料不均匀影响小,试验数据稳定,重复性强,应用较为广泛;缺点是试验过程比较复杂。

  洛氏硬度试验是采用金刚石圆锥体以一定的载荷压入试验,主载荷为1400N(140kg),卸除主载荷后,用测量的残余压痕深度增量来计算试样的硬度值,洛氏硬度HRC的测量范围为20~70。其优点是操作简便迅速,硬度值可直接从表盘上读出;缺点是压痕较小,代表性差,重复性差,分散度大。

维氏硬度试验是采用金刚石四棱锥压入试样。常采用载荷为50N(5kg),或100N(10kg),分别用HV5和和HV10表示,测量压痕对角线的长度,径计算到试样的维氏硬度值HV。其优点是载荷可任意选择,测量准确,测量范围大;缺点是测量较为复杂,代表性较之布氏硬度差,对试样要求高,工作效率交底,不宜于大批量产品的常规检验。

  (4)液压试验

  液压试验是检验钢管有无可导致泄漏的明显或隐蔽缺陷的一种试验方法。其主要指标是试验压力和稳压时间。钢管液压试验是根据技术标准或协议规定的压力,最高压力、稳压时间来进行的。

  标准规定钢管进行液压试验时的压力P计算公式为:

 P=2/D

  式中S——钢管的公称壁厚,mm;

    D——钢管的公称外径,mm;

    σ——钢管的许用用力值,Mpa,根据不同的技术标准或协议规定取值。

  液压试验机根据密封形式的不同,可分为径向密封液压试验机和端面密封液压试验机。径向密封时,采用与钢管内径或外径尺寸匹配的密封圈,通过密封圈的受压膨胀以实现密封钢管管壁的目的,其优点是钢管夹紧和抽出都很容易,密封可靠,钢管轴向受力小,不易弯曲;但密封头的结构较为复杂,规格较多。端面密封是依靠密封材料在钢管管口的端面被压迫而产生弹性变形来达到钢管管口密封的效果,其优点是试验封头的结构简单、通用性好;但对密封材料的性能要求较高,钢管轴向受力较大,密封材料消耗量大。

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