CN103528881A - 钢板生产现场快速检测管线钢包辛格效应值的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及管线钢性能检测领域，尤其涉及一种在钢板生产现场快速检测管线钢包辛格效应值和表面裂纹敏感性的方法及多功能模具。一种在钢板生产现场快速检测管线钢包辛格效应值和裂纹敏感性的方法，利用多功能模具对拉伸试样和裂纹试样进行加工，检测拉伸试样的屈服强度值Rp0.2并经数学经处理后得包辛格效应值；利用肉眼和放大镜检测裂纹试样的表面裂纹敏感。多功能模具，包括上模和下模两部分。上模冲头的外弧直径、下模凹槽的圆弧直径和钢板制成钢管后的直径三者相等。本发明的有益效果是操作简单可行、检测速度快，且成本低。

Description

钢板生产现场快速检测管线钢包辛格效应值的方法及装置
技术领域
本发明涉及管线钢性能检测领域，尤其涉及一种在钢板生产现场快速检测管线钢包辛格效应值和表面裂纹敏感性的方法及装置。
 
背景技术
管线钢是指用于制作油气输送管道及其他流体输送管道的工程结构钢，包辛格效应值和表面裂纹敏感性是管线钢的两项重要性能指标，但目前在钢板生产现场这两项指标都没有有效检测方法及装置。
包辛格效应是指金属材料进入塑性变形阶段后卸载至零，再反向加载时屈服强度比原始态要低，正向加载时屈服强度比原始状态要高的现象。包辛格效应值是指产生包辛格效应时，屈服强度的变化量。包辛格效应在管线钢上的具体表现为管线钢制成钢管后屈服强度下降，随钢级、规格和制管工艺不同包辛格效应值可达10~100MPa。只有准确检测出包辛格效应值，才能对管线钢进行科学的质量设计，保证钢板和钢管性能的双合格，实现管道工程质量的本质安全。在目前的工业化生产中，包辛格效应值的获得有两种方法，方法一：根据主观经验预测特定钢级和规格管线钢的包辛格效应值，缺乏科学性，实际操作中难免出现由于预测值不准而造成质量缺陷；方法二：将小批量产品发往钢管厂进行制管实验，测量制管前后屈服强度的变化量从而获得包辛格效应值，其检测成本15~20万元人民币/次，检测周期5~10天/次，该方法缺乏经济性和时效性，实际意义不大。
表面裂纹敏感性是指高钢级（≥X70）管线钢制成钢管后外表面尤其是钢板边部裂纹的有无及其程度。高钢级管线钢因合金元素含量高、控制轧制温度低，精轧阶段容易造成钢板边部微裂纹，这种裂纹隐藏在表面氧化铁皮下，很难被肉眼或表面检测仪器发现，但往往在制管成型过程中的拉应力作用下扩展并暴露，造成批量废品和严重经济损失。目前在钢板生产现场还没有专门检测表面裂纹敏感性的方法及工具。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种在钢板生产现场快速检测管线钢包辛格效应值和裂纹敏感性的方法及多功能模具，克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种在钢板生产现场快速检测管线钢包辛格效应值的方法，该方法利用多功能模具对粗加工的拉伸试样和裂纹试样同时进行冲压变形，对变形后的拉伸试样进行二次精加工，通过拉伸试验检测屈服强度Rp0.2，检测结果经数学处理后得到包辛格效应值；利用肉眼和放大镜检测试样的裂纹程度，其操作步骤如下：
1）轧制出的成品钢板经8小时自然冷却后，按技术协议的要求在规定板宽位置和方向取3组拉伸试样，每组拉伸试样在钢板轧制方向上间隔0.5m且每组的2个拉伸试样在钢板上彼此相邻，编号如下：第一组L1、L4，第二组L2 、L5，第三组L3、L6，试样经一次粗加工后尺寸为40mm×400mm×厚度；在钢板宽度方向的两边部分别切取1个裂纹试样，将所述裂纹试样经一次粗加工后尺寸为40mm×400mm×厚度，沿长度方向平行于轧向，保留钢板毛边，传动侧试样记为Cd、工作侧试样记为Cw。
2）将L4、L5、L6 3个拉伸试样和2个裂纹试样上表面朝下依次排开放入多功能模具的下模内， 
3）将多功能模具的上模安装到压力机动力轴上，并与下模对正；
4）启动压力机使上模缓慢下降，直到试样弯曲至与下模底部完全贴合并保压10分钟；
5）启动压力机使上模缓慢上升离开下模；
6）取出下模内的裂纹试样，用肉眼和放大镜观察裂纹样圆弧外侧裂纹程度；
7）取出下模内的拉伸试样，将未冲型的3个编号为L1、L2、L3拉伸试样和冲型的3个L4、L5、L6拉伸试样二次精加工成6个圆棒状拉伸试样，备用；
8）对经过步骤7处理得到的6个圆棒状拉伸试样分别进行室温拉伸试验，检测屈服强度值Rp0.2，分别记做Rp0.2（L1）、Rp0.2（L2）、Rp0.2（L3）、Rp0.2（L4）Rp0.2（L5）、Rp0.2（L6），取ΔRp0.21= Rp0.2（L1）- Rp0.2（L4）、ΔRp0.22= Rp0.2（L2）- Rp0.2（L5）、ΔRp0.23= Rp0.2（L3）- Rp0.2（L6），取ΔRp0.21、ΔRp0.22、ΔRp0.23中最大值作为钢板的包辛格效应值。
进一步，上述方法中的多功能模具，该模具包括上模和下模，其中，上模包括滑块、传力轴和弧形冲头；
所述下模的上端面设有与所述弧形冲头配合使用的弧形槽口，所述弧形槽口的两端分别设有限位墙，所述下模的两端设有用于吊运所述下模的吊耳。
进一步，所述冲头的圆弧直径、所述弧形槽口的圆弧直径相等。
使用时上模冲头的外弧直径、下模凹槽的圆弧直径和钢板制成钢管后的直径三者相等，应根据钢管直径选择相应的模具形状参数。上模冲头长度400mm、宽度250mm(尺寸公差：-2mm~0mm)，下模槽口长度400mm、宽度250mm(尺寸公差0mm~2mm)
本发明的有益效果是：1）利用多功能模具对3个拉伸试样和2个裂纹试样进行一次性冲型，操作简单可行、检测速度快；2）板状拉伸试样经二次精加工成圆棒状拉伸试样，避免了板状拉伸试样不平造成的检测误差；3）通过检测屈服强度Rp0.2获得包辛格效应值，避免了屈服强度Rt0.5造成的检测误差；4）检测过程可在钢板生产现场进行，检测周期由5~10天缩短到12小时，检测成本由15~20万元人民币降低到50元人民币以内。
附图说明
图1是本发明一种多功能模具工作状态示意图。
图中：
1、上模，2、下模，1-1、滑块，1-2、传力轴，1-3、弧形冲头，2-1、弧形冲槽，2-2、限位墙，2-3、吊耳 。
 
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：
如图1所示，是本发明一种多功能模具工作状态示意图，包括上模1和下模2，上模1由滑块1-1、传递轴1-2和冲头1-3组成，滑块1-1与压力机动力装置上的槽口以卡口方式相连接，拆装方便；传递轴1-2起传递动力的作用，与冲头平滑连接，防止应力集中产生疲劳裂纹；冲头1-3的外弧直径与钢板制成钢管的直径相同，本发明中取钢管直径为1016mm。下模2的上端面设有弧形冲槽2-1、弧形冲槽2-1两端设有限位墙2-1，下模2的两端设有吊耳2-3，弧形冲槽2-1用于放置拉伸试样和裂纹试样，限位墙2-2用于限制试样偏移，吊耳2-3用于吊运模具。
本发明一种在钢板生产现场快速检测管线钢包辛格效应值和裂纹敏感性的方法及多功能模具，其特征在于利用多功能模具对3个拉伸试样和2个裂纹试样同时冲型，对冲型后的拉伸试样进行二次精加工，通过检测屈服强度值Rp0.2并经数据经处理后获得包辛格效应值，用肉眼结合放大镜检测裂纹敏感性。其操作步骤如下：
1）轧制出的成品钢板经8小时自然冷却后，按技术协议的要求在规定板宽位置和方向取3组拉伸试样，每组拉伸试样在钢板轧制方向上间隔0.5m且每组的2个拉伸试样在钢板上彼此相邻，编号如下：第一组L1、L4，第二组L2 、L5，第三组L3、L6，试样经一次粗加工后尺寸为40mm×400mm×厚度；在钢板宽度方向的两边部分别切取1个裂纹试样，试样经一次粗加工后尺寸为40mm×400mm×厚度，试样长度方向平行于轧向，保留钢板毛边，传动侧试样记为Cd、工作侧试样记为Cw。
2）将3个拉伸试样和2个裂纹试样依次排开放入多功能模具的下模冲槽-4内，试样的上表面朝下。
2）将多功能模具的上模通过滑块-1安装到压力机动力轴上，并与下模对正。
4）启动压力机使上模缓慢下降，当上模冲头-1、试样和下模冲槽-4完全贴合时冲头停止下降并停在原位保压10分钟。
5）启动压力机使上模缓慢上升，直到完全离开下模。
6）取出下模冲槽-4内的试样，肉眼结合放大镜观察裂纹样圆弧外侧裂纹程度。
7）取出下模内的拉伸试样，将未冲型的3个拉伸试样（编号L1、L2、L3）和冲型的3个拉伸试样（L4、L5、L6）二次精加工成6个圆棒状拉伸试样(编号不变)，圆棒直径以接近于钢板厚度为佳，圆棒平行段长度100mm，标距50mm。
8）对6个圆棒试样分别进行室温拉伸试验，检测屈服强度值Rp0.2，分别记做Rp0.2（L1）、Rp0.2（L2）、Rp0.2（L3）、Rp0.2（L4）Rp0.2（L5）、Rp0.2（L6），取ΔRp0.21= Rp0.2（L1）- Rp0.2（L4）、ΔRp0.22= Rp0.2（L2）- Rp0.2（L5）、ΔRp0.23= Rp0.2（L3）- Rp0.2（L6），取ΔRp0.21、ΔRp0.22、ΔRp0.23中最大值作为钢板的包辛格效应值。

Claims (3)

1.一种在钢板生产现场快速检测管线钢包辛格效应值的方法，其特征在于，该方法利用多功能模具对粗加工的拉伸试样和裂纹试样同时进行冲压变形，对变形后的拉伸试样进行二次精加工，通过拉伸试验检测屈服强度Rp0.2，检测结果经数学处理后得到包辛格效应值；利用肉眼和放大镜检测试样的裂纹程度，其操作步骤如下：
1）轧制出的成品钢板经8小时自然冷却后，按技术协议的要求在规定板宽位置和方向取3组拉伸试样，每组拉伸试样在钢板轧制方向上间隔0.5m且每组的2个拉伸试样在钢板上彼此相邻，编号如下：第一组L1、L4，第二组L2 、L5，第三组L3、L6，试样经一次粗加工后尺寸为40mm×400mm×厚度；在钢板宽度方向的两边部分别切取1个裂纹试样，将所述裂纹试样经一次粗加工后尺寸为40mm×400mm×厚度，沿长度方向平行于轧向，保留钢板毛边，传动侧试样记为Cd、工作侧试样记为Cw;
2）将L4、L5、L6 3个拉伸试样和2个裂纹试样上表面朝下依次排开放入多功能模具的下模内， 
3）将多功能模具的上模安装到压力机动力轴上，并与下模对正；
4）启动压力机使上模缓慢下降，直到试样弯曲至与下模底部完全贴合并保压10分钟；
5）启动压力机使上模缓慢上升离开下模；
6）取出下模内的裂纹试样，用肉眼和放大镜观察裂纹样圆弧外侧裂纹程度；
7）取出下模内的拉伸试样，将未冲型的3个编号为L1、L2、L3拉伸试样和冲型的3个L4、L5、L6拉伸试样二次精加工成6个圆棒状拉伸试样，备用；
8）对经过步骤7处理得到的6个圆棒状拉伸试样分别进行室温拉伸试验，检测屈服强度值Rp0.2，分别记做Rp0.2（L1）、Rp0.2（L2）、Rp0.2（L3）、Rp0.2（L4）Rp0.2（L5）、Rp0.2（L6），取ΔRp0.21= Rp0.2（L1）- Rp0.2（L4）、ΔRp0.22= Rp0.2（L2）- Rp0.2（L5）、ΔRp0.23= Rp0.2（L3）- Rp0.2（L6），取ΔRp0.21、ΔRp0.22、ΔRp0.23中最大值作为钢板的包辛格效应值。
2.一种如权利要求1所述的方法中的多功能模具，其特征在于，该模具包括上模（1）和下模（2），其中，上模（1）包括滑块（1-1）、传力轴（1-2）和弧形冲头（1-3）；
所述下模（2）的上端面设有与所述弧形冲头（1-3）配合使用的弧形冲槽（2-1），所述弧形槽口的两端分别设有限位墙（2-2），所述下模的两端设有用于调运所述模具的吊耳（2-3）。
3.根据权利要求2所述的一种多功能模具，其特征在于，所述冲头（1-3）的圆弧直径、所述弧形冲槽（2-1）的圆弧直径相等。
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