CN103278443A - 贴片法测试无缝管残余应力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种贴片法测试无缝管残余应力的方法，其特征是：取要检测的无缝钢管500mm长，在钢管表面的轴向方向画一条直线，再在直线上距钢管两端各10mm且垂直于轴线画两条圆周线，并将两条圆周线之间的直线等分成至少7等份，过每个等分点画一条垂直于轴线的圆周线，在直线下方的每条圆周线上距直线25mm处、90度处、180度处各贴一片应变片，用应力应变测试仪测试贴有应变片的各点的初始值；沿直线轴向切开钢管，再用应力应变测试仪测试贴有应变片的各点的终值，最后将所有终值相加求出平均值即为钢管的残余应力值。其优点是：操作简便、检测灵敏、能够准确及时地测出钢管的残余应力值。
Description
技术领域
本发明涉及一种贴片法测试无缝管残余应力的方法，属于冶金检测领域。
背景技术
到目前为止，无缝钢管的残余应力测试方法没有标准，部分采用理论计算的方法估算，采用贴片法实际测量未见报道，也没有人专门进行研究，到底钢管各部位的应力变化均不清楚。
残余应力物理测试方法采用的有：X射线法、磁性法、脆性涂料法、光学法、声学法、电阻应变片法，其中电阻应变片法是国内外比较公认的一种方法，钢轨的残余应力测试目前采用贴片法，执行欧洲EN13674-1标准。
美国石油协会提供了一套标准API 5C3，利用“环切法测试套管残余应力”的计算方法，但没有推荐和硬性规定必须采用此方法；因为残余应力测试方法很多，采用现有的设备测量，准确反映无缝钢管实际应力值，是我们的此次课题的重点研究方向；从检测结果表明，环切法测试套管残余应力”的计算方法，存在不确定度偏大，主要原因是人为性、测量工具误差等。贴片法是通过计算机计算处理直接算出应力值，人为性很小。
随着钢管应力领域的拓展，新品种不断增加，对无缝管的残余应力的要求也越来越高，如：石油套管，这更表明研究的必要性。残余应力是影响抗挤毁强度的又一项重要因素，管体残余应力越小，则管体抗挤毁强度越大，另外，残余应力也是管体应力腐蚀的一个重要原因。套管残余应力来源于套管生产过程中的轧制过程产生的残余应力、精整线矫直产生的应力、淬火产生的组织应力、回火后定径产生的应力、矫直产生的应力、矫直后冷却过程中产生的应力等。淬火前产生的残余应力可以通过套管热处理时在高温炉中的奥氏体化过程予以消除，淬火产生的组织残余应力也可以通过回火时保证合理的保温时间来消除。因此，钢管最终残余应力的大小主要取决于回火后矫直产生的残余应力。但用贴片法检测无缝管残余应力国内未见采用过。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测准确、直观，不受人为因数影响的适用于检测直径ф180mm以上钢管的无缝管残余应力的测试方法。
本发明的检测方法如下：
要求被检测的无缝钢管的直径在180mm以上，取要检测的无缝钢管500mm长，在钢管表面的轴向方向画一条直线，再在直线上距钢管两端各10mm且垂直于轴线画两条圆周线，并将两条圆周线之间的直线等分成至少7等份，过每个等分点画一条垂直于轴线的圆周线，在直线下方的每条圆周线上距直线25mm处、90度处、180度处各贴一片应变片，每条圆周线共贴三片应变片；测试时用医用胶布贴在应变片上保护应变片，然后用应力应变测试仪测试贴有应变片的各点的初始值；初始值测试完成以后，上锯床用带锯沿画好的直线轴向切开钢管，再用应力应变测试仪测试贴有应变片的各点的终值（计算机程序会直接计算出各点的终值，第二次测试的值称为末值，终值等于末值减初始值），最后将所有终值相加求出平均值即为钢管的残余应力值。
本发明的检测原理是：利用应力应变测试仪，通过计算机程序处理用贴片法直接在钢管上测出应力值。
本发明的优点是：操作简便、检测灵敏、能够准确及时地测出钢管的残余应力值。
附图说明
图1是无缝钢管切开后应变片的分布图。
图中：1、无缝钢管切口位置，2、应变片。
具体实施方式
实施例：包钢无缝厂ф180×10无缝管10根进行试验。
现场取样20支，规格为Ф180×10×500mm的钢管，对10只进行了环切法的计算数据的测量和贴片法的检测的数据比较及金相、力学化学成份测量。因贴片法对无缝钢管没有标准，为了证明测试方法的准确性，按API 5C3“美国石油协会”标准提供的切割方法，采取纵向切割法进行测试比较。我们对1#-10#钢管进行了贴片法和环切法的测试，具体测试方法如下：
在钢管表面的轴向方向画一条直线，再在直线上距钢管两端各10mm且垂直于轴线画两条圆周线，将直线的中间部分分成15等分，每等分间距32mm，在等分处也各画14条垂直于轴线的圆周线，然后在钢管轴线与圆周线的交点16点的下方（左右均可），距交点25mm、90度、180度处各贴应变片一片，共48片，每条圆周线上是3片应变片。测试时不能用路丁胶保护，而是用胶布保护应变片，然后测初始值。初始值测量完成以后，上锯床用带锯沿画好的直线轴向切开，只切一刀。测各点的终值。然后把25mm、90度、180度处各点终值分别相加，取平均值就是钢管的残余应力值，此方法为了简便，可以取8点进行检测。
对检测结果进行比较，其误差值很小，略大的钢管是4#、7#、9#，具体数值如下：
各钢管应力值从应变法检测与环切法计算结果相比来看，4#钢管环切法计算值为-6.38Mpa，相差-3.12 Mpa；7#钢管环切法计算值为-9.26Mpa，相差-5.00Mpa;9#钢管环切法计算值为-4.94Mpa;
| 钢管编号 | 应变片法 | 环切法 | 备注 |
| 1 | +162.90 | +175.2 | |
| 2 | +157.12 | +164.76 | |
| 3 | +133.67 | +140.54 | |
| 4 | +173.05 | 169.70 | |
| 5 | +165.80 | 169.09 | |
| 6 | +176.58 | 182.10 | |
| 7 | -5.32 | -6.38 | |
| 8 | -11.8 | -9.26 | |
| 9 | -6.08 | -4.94 | |
| 10 | +154.07 | +159.32 |
但整个管子各点应变片法测试平均值见下表：
误差为：4#钢管环切法计算值为-6.38Mpa，相差-1.00 Mpa；7#钢管环切法计算值为-9.26Mpa,相差-2.54Mpa;9#钢管环切法计算值为-4.94Mpa;相差-1.09；总体相差更小；
通过两种方法的比较：
相同点（1）钢管全部都受压应力；(2)数值都在一个数量级以内相差很小；
不同点：（1）计算值与检测值相近；（2）误差值略不相同；最大+5.00Mpa,最小-0.08Mpa;
同时进行了不确定度的计算，结果如下：
应力仪的检测系统不确定渡为：不大于0.5%±0.621Mpa；
环切法测量不确定度（测量壁厚、测量直径、测量长度等）：
4#管子应力值不确定度为：uσ4=+8.26Mpa;
7#管子应力值不确定度为：uσ3=+8.50Mpa;
9#管子应力值不确定度为：uσ3=+8.79Mpa;
从不确定度的计算值可以看出，环切法的误差比较大，比贴片法平均相差7Mpa左右，进一步说明，贴片法的准确率，从而减少了因人为因数、测量器具的误差。
Claims (2)
1.一种贴片法测试无缝管残余应力的方法，其特征是：被检测的无缝钢管的直径在180mm以上，取要检测的无缝钢管500mm长，在钢管表面的轴向方向画一条直线，再在直线上距钢管两端各10mm且垂直于轴线画两条圆周线，并将两条圆周线之间的直线等分成至少7等份，过每个等分点画一条垂直于轴线的圆周线，在直线下方的每条圆周线上距直线25mm处、90度处、180度处各贴一片应变片，每条圆周线共贴三片应变片；测试时用医用胶布贴在应变片上保护应变片，然后用应力应变测试仪测试贴有应变片的各点的初始值；初始值测试完成以后，上锯床用带锯沿画好的直线轴向切开钢管，再用应力应变测试仪测试贴有应变片的各点的终值，最后将所有终值相加求出平均值即为钢管的残余应力值。
2.根据权利要求1所述的贴片法测试无缝管残余应力的方法，其特征是：将距钢管两端各10mm的两条圆周线之间的直线等分成至少15等份，过每个等分点画一条垂直于轴线的圆周线，在直线下方的每条圆周线上距直线25mm处、90度处、180度处各贴一片应变片，共计贴48片应变片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130904 |