CN101832893B - 一种高钢级大壁厚管线钢管屈服强度的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种简便易行且能够提高对高钢级大壁厚管线钢管屈服强度检测的稳定性和准确性的测定方法，包括对管线钢管取样、用锯床和铣床加工矩形横截面试样、用拉伸试验机将试样拉伸至断裂和分析计算管线钢的屈服强度R_t0.5，其特征在于：将加工后的试样先预拉伸至比例极限R_P0.01，将试样卸载后松开，重新夹持再拉伸至断裂。解决了目前管线钢规范API Spec.5L中采用冷压平方法测定管线钢管屈服强度的不稳定性，是高钢级大壁厚管线钢管屈服强度的一种全新测定方法。

Description

一种高钢级大壁厚管线钢管屈服强度的测定方法

技术领域

本发明涉及一种管线钢管屈服强度的测定方法，尤其涉及一种高钢级大壁厚管线钢管屈服强度的测定方法。

背景技术

金属拉伸试验所获得的强度和塑性数据，对于工程设计、材料的研制以及材质的验收等都有很重要的价值。拉伸试验的屈服强度性能指标用拉伸试验机检测。

根据API Spec.5L《管线钢管规范》，对于不连续屈服的材料，可用R_eL来表征其屈服强度，而对于连续屈服的材料，用规定总延伸强度R_t0.5来表征其屈服强度，高钢级大壁厚管线钢管即X70以上钢级、壁厚大于12mm的管线钢管，属于连续屈服的材料，目前普遍对高钢级、大壁厚管线钢管屈服强度的测定采用冷压平法，此方法采用矩形横截面试样(俗称板拉伸试样)，要求先对加工好的试样进行冷压平，再用拉伸试验机拉伸至断裂，分析计算管线钢的屈服强度R_t0.5，由于试样采用冷压平的方式进行校平时，在压平的过程中会对材料的应力状态产生影响，无论怎样压平试样都很难做到试样的完全压平以完全消除对材料应力状态的影响，因此目前用这种方式测定规定总延伸强度R_t0.5数据分散度大，数据不稳定。

根据API Spec.5L《管线钢管规范》，也可采用双肩圆拉伸试样测定其屈服强度，即双肩圆拉伸法，双肩圆拉伸试样是试样部分经过机加工后为圆形横截面的试样。双肩圆拉伸圆拉伸试验虽然可以比较真实的反映管线钢管的屈服强度，但如果管线钢管直径比较小的话，则拉伸样坯的弯曲角度大，双肩圆拉伸试样不直，很难保证加工后的试样轴心是一条直线，试验结果的准确性就值得商榷，同时双肩圆拉伸试样加工工序多。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种简便易行且能够提高对高钢级大壁厚管线钢管屈服强度检测的稳定性和准确性的测定方法。

本发明技术方案为：该测定方法包括对管线钢管取样、用锯床和铣床加工矩形横截面试样、用拉伸试验机将试样拉伸至断裂和分析计算管线钢的屈服强度R_t0.5，其特征在于：将加工后的试样先预拉伸至比例极限R_P0.01，将试样卸载后松开，重新夹持再拉伸至断裂。

采用本发明的预拉伸至比例极限R_P0.01板拉伸法，可以方便、准确的计算管线钢管的屈服强度，且提高了测定数据的稳定性。解决了目前管线钢规范API Spec.5L中采用冷压平法测试管线钢管屈服强度的不稳定性，同时比双肩圆拉伸法更接近实际屈服强度，是高钢级大壁厚管线钢管屈服强度的一种全新测定方法。

附图说明

图1为本发明全厚度带肩部的矩形横截面试样示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

以高钢级、大壁厚管线钢管X80为例，该钢管公称厚度为18.4mm，与轧向成0°、30°、45°方向各取450mm×450mm规格1块。试验编号规则如下：首位数字为取样方向，“0”为与轧制方向成0°，“3”为与轧制方向成30°，“5”为与轧制方向成45°，第二位数字为顺序号，每个方向钢管块各取3个试样，共9个试样，即01、02、03、31、32、33、51、52、53。

采用预拉R_P0.01板拉伸方法，具体步骤如下：

1)用锯床和铣床加工全厚度带肩部的矩形横截面试样；采用全厚度带肩部的矩形横截面试样，加工方便且能完全代表产品的实际力学性能。

试样如图1所示，其中，试样名义宽度为38.1mm，名义厚度为18.4mm，原始标距为50mm，平行长度为70mm，试样总长度为430mm，夹持部分宽度为45mm。试样宽度方向进行机加工，表面粗糙度Ra为3.2μm。过渡圆弧R＝30mm处进行机加工，表面粗糙度Ra为0.8μm，其余尺寸均不进行机加工，并用分辨力为001mm的千分尺测量试样实际原始厚度a和原始宽度b。

将试样固定在拉伸试验机上，设置拉伸试验机拉伸过程中各阶段拉伸速率，各阶段拉伸试验机可自动识别，其中弹性阶段为2mm/min、R_P(非比例延伸强度)、R_eH(上屈服强度)阶段为2mm/min，屈服阶段为2mm/min、屈服后为15mm/min。

2)将试样预拉伸至比例极限R_P0.01，然后将试样卸载后松开；非比例延伸强度Rp，是指试样标距部分的非比例伸长达到的原始标距百分率时的应力，R_P0.01表示规定非比例延伸率为0.01％时的应力。非比例延伸率较小的应力更多地表征材料的弹性极限抗力，而较大的应力则更多地表征材料的微塑性变形抗力。所以采用试样预拉伸至非比例延伸率较小的应力，不会影响屈服强度的试验结果，因为避免了由于管线钢管矩形横截面试样弯曲所带来的在拉伸过程中由于展平所带来的附加变形。

3)将试样重新夹持再拉伸至断裂；

4)分析计算管线钢的屈服强度R_t0.5。

屈服强度R_t0.5计算公式为： $R_{t0.5}=\frac{F_{t0.5}}{\mathrm{ab}},$ 其中：F_t0.5为屈服强度R_t0.5所对应的力，可从拉伸试验机得知，a为试样宽度，b为试样厚度。

实测数据结果见表1，本发明的预拉R_P0.01板拉伸法与冷压平法、双肩圆拉伸法试验结果对比表。

从表1可以看出，采用本发明的预拉R_P0.01板拉伸法，与冷压平法相比，测定结果更加稳定，并且测定结果也接近双肩圆拉伸法的测定结果，而且从材料的实际使用看，预拉R_P0.01板拉伸法比双肩圆拉伸法能更真实的反映材料的实际屈服性能，更加科学、合理。

表1试验结果对比表

试样编号	试样厚度a(mm)	试样宽度b(mm)	预拉RP0.01板拉伸法Rt0.5/MPa	冷压平法Rt0.5/MPa	双肩圆拉伸法Rt0.5/MPa
						01	18.69	38.39	526	490	530
02	18.69	37.93	527	508	531
						03	18.69	37.93	529	508	532
31	18.64	38.11	533	536	535
						32	18.64	38.11	530	524	533
33	18.76	38.15	531	528	533
						51	18.76	38.15	531	501	526
52	18.67	37.93	533	498	534
						53	18.67	37.93	535	519	530

Claims (2)

1.一种高钢级大壁厚管线钢管屈服强度的测定方法，包括对管线钢管取样、用锯床和铣床加工矩形横截面试样、用拉伸试验机将试样拉伸至断裂和分析计算管线钢的屈服强度R_t0.5，其特征在于：将加工后的试样先预拉伸至比例极限R_P0.01，将试样卸载后松开，重新夹持再拉伸至断裂。

2.根据权利要求1所述的管线钢管屈服强度的测定方法，其特征在于：所述的预拉伸至比例极限R_P0.01过程中，弹性阶段和R_P、R_eH阶段的拉伸速率为2mm/min。

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