CN105181490B - 采用dwtt实验评判材料在快速变形时塑性指标的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用DWTT试验评判材料获取快速变形时塑性指标的方法,该方法按照下述步骤实现:S1,先获取将要进行DWTT试验的试样原始厚度t0,计算从试样缺口根部到锤击边减去一个试样壁厚t0的评定区域原始面积S0;S2,进行DWTT试验,测定并记录试样断口最小厚度tmin和断口最大厚度tmax,以及评定区域内断口轮廓线的包络面积S;S3,计算试样在快速变形时的塑性指标。本发明解决了材料高速加载断裂时的塑性指标如何评判问题,为石油天然气管道止裂研究提供依据。本发明采用DWTT试验方法,通过对试验试样断口的评判获得材料在快速变形时塑性的指标。所述方法使用方便,实施成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域,尤其是涉及一种采用DWTT实验评判材料在快速变形时塑性指标的方法。
背景技术
在天然气管道输送过程中,由于气体的可压缩性,一旦天然气管道开裂,管道中的压力并不能瞬间完全释放,存在裂纹启裂后能否止裂的问题。对传统较低钢级(至API SPEC5L中的X70),采用Battele双曲线预测确定的夏比冲击功值比较准确。但在更高钢级(比如API SPEC 5L中的X80或者更高)在采用Battele双曲线来预测止裂的夏比冲击功值时,其准确性下降。产生这一问题的原因,可认为是在较低钢级时,因低钢级材料具有足够的塑性,塑性指标在管道裂纹扩展的止裂中并未起控制作用,而是材料的强度或者表现出来的韧性(夏比冲击功值)对止裂起控制作用;在管道材料钢级提升以后,表现出塑性与强度的不匹配,若想使开裂的管道止裂,管道材料必须具备足够的塑性,塑性已成为判断开裂管道能否止裂的控制因素;夏比冲击功值作为材料韧性指标的表征,是材料强度与塑性的综合反映,在较低钢级情形下所获得的采用Battele双曲线预测管道止裂的夏比冲击功值的方法比较准确,在将这种方法推延到高钢级时,此时其中强度(已不是控制因素)所占比重大、而塑性所制比重小并未反映出这一实际变化,所以出现采用Battele双曲线预测确定的止裂的夏比冲击功值准确性下降,此时需要考虑材料在高速加载时的塑性指标,研究材料在高速加载时塑性指标与管道止裂的相关性。
有关管道止裂问题,判断断口形貌是韧性开裂或脆性开裂也很重要,现有DWTT试验就是一项重要的实验方法。但该试验方法仅仅评判断口形貌中的剪切(塑韧性断口形貌)面积百分率(SA%),并不能提取其它信息指标,存在应用范围小的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用DWTT试验评判材料获取快速变形时塑性指标的方法,从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的,本发明所述采用DWTT试验评判材料获取快速变形时塑性指标的方法,该方法按照下述步骤实现:
S1,先获取将要进行DWTT试验的试样原始厚度t0,按照公式(1)计算从试样缺口根部到锤击边减去一个试样壁厚t0的评定区域原始面积S0;
S0=t0×(71-t0) (1);
S2,进行DWTT试验,测定并记录试样断口最小厚度tmin和断口最大厚度tmax,以及评定区域内断口轮廓线的包络面积S;
S3,计算试样在快速变形时的塑性指标。
优选地,所述塑性指标包括:缩窄率τ、展宽率β、变形率λ和断面收缩率δ。
更优选地,按公式(2)计算缩窄率τ,
τ=(t0-tmin)/t0 (2);
其中,t0为试样原始厚度,tmin为断口最小厚度。
更优选地,按公式(3)计算展宽率β,
β=(tmax-t0)/t0 (3);
其中,t0为试样原始厚度,tmax为断口最大厚度。
更优选地,按公式(4)计算变形率λ,
λ=tmax/tmin (4);
其中,tmin为断口最小厚度,tmax为断口最大厚度。
更优选地,按公式(5)计算断面收缩率δ,
δ=S/S0 (5);
其中,S为评定区域内断口轮廓线的包络面积,S0为评定区域原始面积。本发明的有益效果是:
使用本发明所述方法在当材料在高速加载时,采用DWTT试验,除获得传统的剪切(塑韧性断口形貌)面积百分率(SA%)外,从断口信息中再获得规定的缩窄率、展宽率、变形率、断面收缩率。
本发明解决了材料高速加载断裂时的塑性指标如何评判问题,为石油天然气管道止裂研究提供依据。本发明采用DWTT试验方法,通过对试验试样断口的评判获得材料在快速变形时塑性的指标。所述方法使用方便,实施成本低廉。
附图说明
图1是进行高速加载断裂时,采用DWTT试验的试样;
图2是图1所述试样进行断口塑性指标评定示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例
本实施例所述采用DWTT试验评判材料获取快速变形时塑性指标的方法,该方法按照下述步骤实现:
S1,先获取将要进行DWTT试验的试样原始厚度t0,按照公式(1)计算从试样缺口根部到锤击边减去一个试样壁厚t0的评定区域原始面积S0;
S0=t0×(71-t0) (1);
S2,进行DWTT试验,测定并记录试样断口最小厚度tmin和断口最大厚度tmax,以及评定区域内断口轮廓线的包络面积S;
S3,计算试样在快速变形时的塑性指标;所述塑性指标包括:缩窄率τ、展宽率β、变形率λ和断面收缩率δ。
按公式(2)计算缩窄率τ,τ=(t0-tmin)/t0 (2);
按公式(3)计算展宽率β,β=(tmax-t0)/t0 (3);
按公式(4)计算变形率λ,λ=tmax/tmin (4);
按公式(5)计算断面收缩率δ,δ=S/S0 (5)。
通过采用本发明公开的上述技术方案,得到了如下有益的效果:本发明解决了材料高速加载断裂时的塑性指标如何评判问题,为石油天然气管道止裂研究提供依据。本发明采用DWTT试验方法,通过对试验试样断口的评判获得材料在快速变形时塑性的指标。所述方法使用方便,实施成本低廉。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种采用DWTT试验评判材料获取快速变形时塑性指标的方法,其特征在于,该方法按照下述步骤实现:
S1,先获取将要进行DWTT试验的试样原始厚度t0,按照公式(1)计算从试样缺口根部到锤击边减去一个试样壁厚t0的评定区域原始面积S0;
S0=t0×(71-t0) (1);
S2,进行DWTT试验,测定并记录试样断口最小厚度tmin和断口最大厚度tmax,以及评定区域内断口轮廓线的包络面积S;
S3,计算试样在快速变形时的塑性指标;
所述塑性指标包括:缩窄率τ、展宽率β、变形率λ和断面收缩率δ;
按公式(2)计算缩窄率τ,τ=(t0-tmin)/t0 (2);
其中,t0为试样原始厚度,tmin为断口最小厚度;
按公式(3)计算展宽率β,β=(tmax-t0)/t0 (3);
其中,t0为试样原始厚度,tmax为断口最大厚度;
按公式(4)计算变形率λ,λ=tmax/tmin (4);
其中,tmin为断口最小厚度,tmax为断口最大厚度;
按公式(5)计算断面收缩率δ,δ=S/S0 (5);
其中,S为评定区域内断口轮廓线的包络面积,S0为评定区域原始面积。
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