CN104122136A - 一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法和装置，属于管线钢评判领域。所述方法包括：在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，并确定非韧脆混合区域中韧性面的面积，其中，所述韧脆混合区域是韧性面和脆性面呈条纹状间隔分布的类三角形区域；根据所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和所述待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及所述待评测区域的总面积，确定所述待评测区域中的剪切面积比例。采用本发明，可以提高管线钢落锤撕裂实验中得出的剪切面积比例的准确度。

Description

一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法和设备

技术领域

本发明涉及管线钢评判领域，特别涉及一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法和设备。

背景技术

随着科学技术的发展，在一些工程应用中对钢材韧性的要求不断的提高。西气东输二线工程中，为了提高输送管道的安全指数，对用于制造管道的管线钢的韧性要求非常高。

现有技术中采用管线钢落锤撕裂实验对管线钢的韧性进行评测，在实验中，通过落锤使管线钢样本断裂，然后对样本的断口表面进行分析，确定样本的韧性。在断口表面中一般会包括有脆性面（图1中的区域3）和韧性面（图1中的区域4），脆性面是脆性断裂（准解离断裂）产生的断面，韧性面是韧性断裂产生的断面。该实验中，采用剪切面积比例来表示样本的韧性，剪切面积比例即韧性面的面积在总面积中所占的比例。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在管线钢落锤撕裂实验中，断口表面经常会出现韧脆混合区域（一般呈现为具有韧脆混合形貌的三角形区域，如图1中的区域1、2），现有技术中，一般将整个韧脆混合区域作为脆性面或韧性面处理，然而，这种做法会导致最终得到的剪切面积比例存在较大偏差。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法和设备，以提高管线钢落锤撕裂实验中得出的剪切面积比例的准确度。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法，所述方法包括：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，并确定非韧脆混合区域中韧性面的面积，其中，所述韧脆混合区域是韧性面和脆性面呈条纹状间隔分布的类三角形区域；

根据所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和所述待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及所述待评测区域的总面积，确定所述待评测区域中的剪切面积比例。

优选的，所述在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，具体为：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像；

根据所述韧脆混合区域的图像，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

优选的，所述在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像，具体为：

通过扫描电镜，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像。

优选的，所述根据所述韧脆混合区域的图像，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积，具体为：

通过图像处理工具对所述韧脆混合区域的图像进行测算，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

优选的，所述在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，具体为：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定所述韧脆混合区域的面积；

确定所述韧脆混合区域中韧性面的面积为所述韧脆混合区域的面积与预设比例值的乘积。

另一方面，提供了一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的装置，所述装置包括：

第一确定模块，用于在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，并确定非韧脆混合区域中韧性面的面积，其中，所述韧脆混合区域是韧性面和脆性面呈条纹状间隔分布的类三角形区域；

第二确定模块，用于根据所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和所述待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及所述待评测区域的总面积，确定所述待评测区域中的剪切面积比例。

优选的，所述第一确定模块，具体用于：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像；

根据所述韧脆混合区域的图像，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

优选的，所述第一确定模块，具体用于：

通过扫描电镜，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像。

优选的，所述第一确定模块，具体用于：

通过图像处理工具对所述韧脆混合区域的图像进行测算，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

优选的，所述第一确定模块，具体用于：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定所述韧脆混合区域的面积；

确定所述韧脆混合区域中韧性面的面积为所述韧脆混合区域的面积与预设比例值的乘积。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例中，在进行管线钢落锤撕裂实验时，在管线钢样本的断口表面，根据待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及待评测区域的总面积，确定待评测区域中的剪切面积比例，从而，可以得到较为准确的剪切面积比例，提高管线钢落锤撕裂实验中得出的剪切面积比例的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的管线钢样本的断口表面；

图2是本发明实施例提供的管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法流程图；

图3a、3b是本发明实施例提供的韧脆混合区域的图像；

图4a、4b是本发明实施例提供的韧脆混合区域的图像；

图5是本发明实施例提供的剪切面积比例统计图；

图6是本发明实施例提供的管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法，如图2所示，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：

步骤201，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，并确定非韧脆混合区域中韧性面的面积。其中，所述韧脆混合区域是韧性面和脆性面呈条纹状间隔分布的类三角形区域。

步骤202，根据待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及待评测区域的总面积，确定待评测区域中的剪切面积比例。

本发明实施例中，在进行管线钢落锤撕裂实验时，在管线钢样本的断口表面，根据待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及待评测区域的总面积，确定待评测区域中的剪切面积比例，从而，可以得到较为准确的剪切面积比例，提高管线钢落锤撕裂实验中得出的剪切面积比例的准确度。

实施例二

本发明实施例提供了一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法，下面将结合具体的实施方式对图2所示的处理流程进行详细的说明，具体内容可以如下。

步骤201，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，并确定非韧脆混合区域中韧性面的面积。

其中，可以采用X80（管线钢型号）管线钢做0℃管线钢落锤撕裂实验。待评测区域可以如图1所示取管线钢样本的断口表面中部宽度为33mm的区域。在待评测区域中的韧脆混合区域即图1中的区域1、2。在待评测区域中的非韧脆混合区域即韧脆混合区域之外的区域。

该步骤中，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内确定韧脆混合区域中韧性面的面积的方式可以有多种具体的执行方式，下面给出了两种优选的执行方式：

方式一

首先，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像。

具体的，可以通过扫描电镜，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像。可以使用扫描电镜对待评测区域内的韧脆混合区域进行拍摄，图3a、图3b所示为通过扫描电镜拍摄到的韧脆混合区域的宏观图像，图4a、图4b所示为通过扫描电镜拍摄到的韧脆混合区域的微观图像，图4a是图3a中区域A的显微图像，图4b是图3a中区域B的显微图像。如图3a所示，韧脆混合区域是韧性面和脆性面呈条纹状间隔分布的类三角形区域。其中，区域A表现为准解离断裂，即区域A为脆性面（或称准解离面），区域B表现为韧窝状，即区域B为韧性面（或称韧窝面）。

然后，根据韧脆混合区域的图像，确定待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

具体的，可以通过图像处理工具对韧脆混合区域的图像进行测算，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。优选的，可以使用Photoshop（一种图像处理工具），对韧脆混合区域进行图像测算，得出韧脆混合区域中韧性面（类同区域B）的面积。另外，还可以得出韧脆混合区域的面积和其中脆性面（类同区域A）的面积，进而可以计算出韧脆混合区域中的剪切面积比例，用韧性面的面积除以韧脆混合区域的面积。

方式二

首先，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域的面积。

具体的，确定韧脆混合区域的面积，可以通过测量工具（如卡尺等）进行测量获得，也可以采用上述的通过图像测算的方式获得。

然后，确定韧脆混合区域中韧性面的面积为韧脆混合区域的面积与预设比例值的乘积。

在多次实验中，对上述计算出的韧脆混合区域中的剪切面积比例进行统计，可以得出图5所示的统计结果，在图5中记录了多次实验中韧脆混合区域内韧性面的条纹数和剪切面积比例的对应关系。由图5可见，韧脆混合区域中剪切面积比例绝大多数超过50%，而且平均值为67.2%。为了提高安全性，上述的预设比例值可以设置为较小的数值，优选的，可以设置为50%。

步骤202，根据待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及待评测区域的总面积，确定待评测区域中的剪切面积比例。

具体的，可以将待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积与待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积相加，再用相加所得的面积和除以待评测区域的总面积，即为待评测区域中的剪切面积比例，待评测区域中的剪切面积比例可以作为韧性参数，用于表示管线钢样本的韧性。

本发明实施例中，在进行管线钢落锤撕裂实验时，在管线钢样本的断口表面，根据待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及待评测区域的总面积，确定待评测区域中的剪切面积比例，从而，可以得到较为准确的剪切面积比例，提高管线钢落锤撕裂实验中得出的剪切面积比例的准确度。

实施例三

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的装置，如图6所示，所述装置包括：

第一确定模块610，用于在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，并确定非韧脆混合区域中韧性面的面积，其中，所述韧脆混合区域是韧性面和脆性面呈条纹状间隔分布的类三角形区域；

第二确定模块620，用于根据所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和所述待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及所述待评测区域的总面积，确定所述待评测区域中的剪切面积比例。

优选的，所述第一确定模块610，具体用于：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像；

根据所述韧脆混合区域的图像，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

优选的，所述第一确定模块610，具体用于：

通过扫描电镜，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像。

优选的，所述第一确定模块610，具体用于：

通过图像处理工具对所述韧脆混合区域的图像进行测算，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

优选的，所述第一确定模块610，具体用于：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定所述韧脆混合区域的面积；

确定所述韧脆混合区域中韧性面的面积为所述韧脆混合区域的面积与预设比例值的乘积。

本发明实施例中，在进行管线钢落锤撕裂实验时，在管线钢样本的断口表面，根据待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及待评测区域的总面积，确定待评测区域中的剪切面积比例，从而，可以得到较为准确的剪切面积比例，提高管线钢落锤撕裂实验中得出的剪切面积比例的准确度。

需要说明的是：上述实施例提供的管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的装置在确定样本韧性时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的装置与管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的方法，其特征在于，所述方法包括：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，并确定非韧脆混合区域中韧性面的面积，其中，所述韧脆混合区域是韧性面和脆性面呈条纹状间隔分布的类三角形区域；

根据所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和所述待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及所述待评测区域的总面积，确定所述待评测区域中的剪切面积比例。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，具体为：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像；

根据所述韧脆混合区域的图像，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像，具体为：

通过扫描电镜，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述韧脆混合区域的图像，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积，具体为：

通过图像处理工具对所述韧脆混合区域的图像进行测算，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，具体为：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定所述韧脆混合区域的面积；

确定所述韧脆混合区域中韧性面的面积为所述韧脆混合区域的面积与预设比例值的乘积。

6.一种管线钢落锤撕裂实验中确定样本韧性的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一确定模块，用于在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定韧脆混合区域中韧性面的面积，并确定非韧脆混合区域中韧性面的面积，其中，所述韧脆混合区域是韧性面和脆性面呈条纹状间隔分布的类三角形区域；

第二确定模块，用于根据所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积和所述待评测区域内的非韧脆混合区域中韧性面的面积，以及所述待评测区域的总面积，确定所述待评测区域中的剪切面积比例。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像；

根据所述韧脆混合区域的图像，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：

通过扫描电镜，在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，获取韧脆混合区域的图像。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：

通过图像处理工具对所述韧脆混合区域的图像进行测算，确定所述待评测区域内的韧脆混合区域中韧性面的面积。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，具体用于：

在管线钢样本的断口表面的待评测区域内，确定所述韧脆混合区域的面积；

确定所述韧脆混合区域中韧性面的面积为所述韧脆混合区域的面积与预设比例值的乘积。