CN103196715B - 一种夏比冲击试样的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在确定的位置加工缺口的夏比冲击试样的加工方法，属于材料性能测试方法技术领域。该方法包括以下步骤：从夏比冲击试样雏形的内焊缝融合线与内表面交界处开始，在钢管表面向焊缝中心线偏移1mm的位置做记号，以记号处为起点，沿垂直于雏形的长度方向加工缺口，使得缺口轴线垂直于钢管表面。该夏比冲击试样的加工方法解决了管线钢埋弧焊焊缝融合线处夏比冲击试样缺口加工位置的问题，填补了在埋弧焊焊缝融合线处测试夏比冲击功的空白，进而能够得到管线钢薄弱环节处材料的断裂韧性，从而可以进行管线钢薄弱环节处的安全评估。本发明对材料性能测试、管线钢安全评估及失效分析等工程应用有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及材料性能测试方法技术领域，特别涉及一种在确定的位置加工缺口的夏比冲击试样的加工方法。
背景技术
世界经济的飞速发展对石油天然气的需求与日俱增，作为石油天然气最为经济和安全的输送方式，管道输送在近40年得到巨大的发展。然而，管道在服役期间可能会因为腐蚀、机械损伤、地质灾害等因素造成各种损伤，还可能存在施工和材料缺陷，严重的损伤和缺陷会引起管线的泄漏和开裂。具统计分析，因施工和材料缺陷导致的失效事故占全球管道失效事故的19.13%，位于第二位。对于焊接钢管而言，焊缝是整个钢管的薄弱环节，钢管容易从焊缝位置失效。焊缝融合线则是焊接金属与钢管基体结合的交界处，是焊缝更容易发生失效的地方。因此，融合线处材料的韧性值对评估钢管安全性能尤为重要。
工程上所涉及和应用的韧性测试试验方法有夏比冲击试验、落体试验、落体撕裂试验、动力撕裂试验、宽板试验等。夏比冲击试验则是制备有一定形状和尺寸的金属试样，使其具有U形缺口或V形缺口（对重要结构的材料近年来趋向于采用更能反映缺口效应的V形缺口试样做冲击试验），在夏比冲击试验机上处于简支梁状态，以试验机举起的摆锤作一次冲击，使试样沿缺口冲断，用折断时摆锤重新升起高度差计算试样的吸收功。夏比冲击试验由于其试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感的特点，已成为一种常用的评定金属材料韧性指标的动态试验方法。而影响金属材料夏比冲击试验结果的因素很多，主要的因素有材料、试样的加工制作、测量的仪器和设备、人员的操作、试验结果评定等。其中，试样缺口的加工位置对试验结果有很大影响，若缺口定位不准确，试验结果则不能准确反映测试材料的实际韧性水平。
目前国内外形成的关于夏比冲击试验方法及试样加工的标准有GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》和ISO148-2006《金属材料夏比摆锤冲击试验》。GB/T9711-2011《石油天然气工业管线输送系统用钢管》和API5L《管线钢规范》中对焊缝和HAZ（热影响区）夏比冲击试样缺口加工位置进行了规定。
由于埋弧焊焊缝融合线具有形状不规则、非常狭窄等特点，使得难以得到融合线处的夏比冲击功，并且，现有标准中未涉及确定埋弧焊焊缝融合线处夏比冲击试样缺口加工位置的方法。而且，埋弧焊焊缝、热影响区的夏比冲击功也不能直接反映融合线处材料的韧性水平。
发明内容
为了解决现有试验及试样加工标准不适用于管线钢埋弧焊焊缝融合线处材料夏比冲击功测试的问题，本发明提出了一种在确定位置加工缺口的夏比冲击试样加工方法。
本发明提供的夏比冲击试样加工方法包括以下步骤：
从夏比冲击试样雏形的内焊缝融合线与内表面交界处开始，在钢管表面向焊缝中心线偏移1mm的位置做记号，以所述记号处为起点，沿垂直于所述雏形的长度方向加工缺口，使得所述缺口轴线垂直于钢管表面。
本发明提供的夏比冲击试样的加工方法解决了管线钢埋弧焊焊缝融合线处夏比冲击试样缺口加工位置的问题，填补了在埋弧焊焊缝融合线处测试夏比冲击功的空白，进而能够得到管线钢薄弱环节处材料的断裂韧性，从而可以进行管线钢薄弱环节处的安全评估。本发明对材料性能测试、管线钢安全评估及失效分析等工程应用有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例提供的夏比冲击试样加工方法的示意图。
具体实施方式
为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
参见附图1，本发明提供的夏比冲击试样的加工方法包括以下步骤：从夏比冲击试样雏形1的内焊缝融合线2与内表面3交界处A开始，在钢管表面向焊缝中心线偏移1mm的位置做记号B，以记号B处为起点，沿垂直于雏形1的长度方向加工缺口，使得缺口轴线垂直于钢管表面。图1中的标号4即为该夏比冲击试样缺口中心线。
其中，作为沿垂直于雏形1的长度方向加工缺口的方法的一种具体实现方式，沿垂直于雏形1的长度方向加工缺口的方法可以如下：对夏比冲击试样雏形1进行腐蚀，在腐蚀过程中形成腐蚀面，使得腐蚀面垂直于钢管表面。
其中，在制作夏比冲击试样雏形1时，可以保持钢管表面的焊缝处于夏比冲击试样雏形1的中心处，更有利于对缺口进行加工。
其中，夏比冲击试样雏形1的规格可以为90×10×10mm，从而使夏比冲击试样雏形1整齐划一，并且为加工好缺口的夏比冲击试样雏形1进一步加工成规格为55×10×10mm的标准夏比冲击试样尺寸留有加工余量。
其中，夏比冲击试样的加工方法还包括将加工好缺口的夏比冲击试样雏形1试样按照规格为55×10×10mm的标准夏比冲击试样尺寸进行切割的步骤。
由于焊缝晶粒比热影响区（细晶区）晶粒粗大，导致埋弧焊焊缝的夏比冲击功较热影响区偏低，而融合线是焊缝的薄弱环节，其夏比冲击功应低于焊缝。为了证明本发明提供的的夏比冲击试样加工方法所得到的冲击试样能够准确测量埋弧焊焊缝融合线处的夏比冲击功，进而得到焊接材料薄弱环节（融合线）处的断裂韧性值，依据标准GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》对管线钢埋弧焊焊缝、热影响区、融合线进行夏比冲击试验。其中，焊缝和热影响区的夏比冲击试样尺寸及缺口位置按照标准GB/T9711-2011《石油天然气工业管线输送系统用钢管》中具体要求进行加工，融合线的夏比冲击试样尺寸及缺口位置按照本发明中的加工方法进行加工。表1显示的是夏比冲击试验的测试结果，从表1可以看出，埋弧焊焊缝的冲击功低于热影响区，而融合线的夏比冲击功及剪切面积均低于焊缝，实际测试结果与理论相符。将冲击功的值转换成断裂韧性值，即可以得到焊接材料薄弱环节（融合线）处的断裂韧性值。
表1夏比冲击试验结果
本发明提供的夏比冲击试样的加工方法解决了管线钢埋弧焊焊缝融合线处夏比冲击试样缺口加工位置的问题，填补了在埋弧焊焊缝融合线处测试夏比冲击功的空白，进而能够得到管线钢薄弱环节（融合线）处材料的断裂韧性值，从而可以进行管线钢薄弱环节（融合线）处的安全评估。本发明对材料性能测试、管线钢安全评估及失效分析等工程应用有重要意义。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种夏比冲击试样的加工方法，包括以下步骤：以一记号处为起点，沿垂直于夏比冲击试样雏形的长度方向加工缺口，使得所述缺口轴线垂直于钢管表面；其特征在于，
所述记号的位置是从夏比冲击试样雏形的内焊缝融合线与内表面交界处开始，在钢管表面向焊缝中心线偏移1mm的位置选取的；
其中，沿垂直于所述雏形的长度方向加工缺口的方法如下：对夏比冲击试样雏形进行腐蚀，在所述腐蚀过程中形成腐蚀面，使得所述腐蚀面垂直于钢管表面；
在制作所述夏比冲击试样雏形时，应保持钢管表面的焊缝处于所述夏比冲击试样雏形的中心处；
所述夏比冲击试样雏形的规格为90×10×10mm。
2.根据权利要求1所述的夏比冲击试样的加工方法，其特征在于，还包括将加工好缺口的夏比冲击试样雏形试样按照55×10×10mm的规格进行切割的步骤。
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