CN112304740A - 一种三通管件的强度检测计算方法 - Google Patents

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仝珂
马卫锋
蔡克
瞿婷婷
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Abstract

本发明属于强度检测的技术领域，具体公开了一种三通管件的强度检测计算方法，包括以下步骤：步骤一、在三通管件主管与支管的表面各选取多处平滑处进行预处理，形成光滑表面；步骤二、在光滑表面处进行多次硬度测量，得到硬度平均值数据；步骤三、进行三通管件的强度与硬度关系拟合，得到三通管件的抗拉强度与维氏硬度换算公式，三通管件的屈服强度与维氏硬度换算公式；步骤四，将步骤二测量的硬度数据，代入步骤三所得公式，计算出相对应抗拉强度与屈服强度数值。以后可通过测定硬度并利用硬度—强度间的换算关系来检查和判断三通管件的强度性能，具有很重要的工程意义。

Description

一种三通管件的强度检测计算方法
技术领域
本发明属于强度检测的技术领域，具体涉及一种三通管件的强度的检测计算方法。
背景技术
三通管件是油气输送管道工程中重要且用量较大的配件。它在管道建设中用来改变管道方向、改变管径大小、进行管道分支及实现特殊连接等作用。近年来油气管道建设已进入了发展的高峰期，三通管件也趋于向高强度、大口径、厚壁、高性能的方向发展。三通的生产工艺复杂，影响质量和性能的因素多，由于三通管件的几何结构和所受外载的复杂性，导致其往往成为管系中应力集中较高的危险部位。从某种意义上说，三通质量的好坏与承载能力的高低将直接影响到整个管系的完整性及安全运行，因此，针对三通管件力学性能方面的检测越来越受到关注。
在国际标准与国家标准上，对钢铁抗拉强度及硬度数值都进行了明确规定，钢铁的抗拉强度和硬度之间呈现正比例关联。在了解到某种类别钢铁材料硬度数值之后，就可以通过换算方式，了解到该种类别钢铁材料的抗拉强度。
目前三通管件强度检验过程中有以下几点问题：
1)传统的力学性能强度检测需要对三通管件本体进行破坏性试验，且大口径厚壁三通管件试验周期较长，费用成本较高；
2)现有关于钢铁材料强度与硬度数值换算关系中，均为抗拉强度与硬度之间关系，缺少材料屈服强度与硬度之间关系，而且主要为低钢级材料，缺少如X70、X80级高钢级以及针对三通管件类材料的数值关系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三通管件的强度检测计算方法，得到了三通管件强度与硬度之间函数关系，通过现场测量的硬度值可快速得到管件的强度值。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种三通管件的强度检测计算方法，包括以下步骤：
步骤一、在三通管件的主管与支管的表面各选取多处平滑处进行预处理，形成光滑表面；
步骤二、在光滑表面处进行多次硬度测量，得到硬度平均值数据；
步骤三、进行三通管件的强度与硬度关系拟合，得到三通管件的抗拉强度与维氏硬度换算公式，三通管件的屈服强度与维氏硬度换算公式；
步骤四，将步骤二测量的硬度数据，代入步骤三所得公式，计算出相对应抗拉强度与屈服强度数值。
进一步，抗拉强度与维氏硬度换算公式为：
y＝1.9567x+197.81；
其中，y为抗拉强度，x为硬度平均值。
进一步，三通管件的屈服强度与维氏硬度换算公式：
z＝2.963x－102.49；
其中，z为屈服强度，x为硬度平均值。
进一步，步骤一的预处理具体为：对平滑处进行打磨处理，每次更换磨光盘后的打磨方向与上道打磨方向成90°，直至将上道磨痕磨掉为止。
进一步，在打磨过程中不间断喷洒冷却液。
进一步，步骤二中的硬度测量具体为：首先对测量仪器进行校准，然后将测量仪器对准三通管件表面，操作测量仪器进行测量，待表盘数值稳定后得到硬度值。
进一步，在进行硬度测量时，当测量值不稳定时，对三通管件表面重新打磨。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开了一种三通管件的强度检测计算方法，通过现场试验，测得管件硬度值，再通过数据拟合，得出抗拉强度-硬度与屈服强度-硬度趋势线及函数关系公式，使得以后可通过测定硬度并利用硬度—强度间的换算关系来检查和判断三通管件的强度性能，具有很重要的工程意义。由于现场硬度检测方法简便、迅速又不破坏管件，试验人员可在现场进行试验操作，该检测方法简便、迅速又不破坏管件，且成本较低。
进一步，通过打磨处理打磨掉金属表面划痕，当表面光滑平整时，测量数据才准确。
进一步，在打磨过程中不间断喷洒冷却液，可防止表面过热影响打磨效果。
附图说明
图1为三通管件结构示意图；
图2为三通管件抗拉强度与硬度函数关系图；
图3为三通管件屈服强度与硬度函数关系图；
图4为三通管件强度检测计算流程图。
其中，1为主管，2为支管。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明以X70级三通管件为例进行说明，本发明对某油田站场X70级三通管件进行强度检测计算，如图4所示，其具体步骤为：
步骤一、三通管件表面制备
如图1所示，三通管件包括主管1与支管2，在三通管件的主管1与支管2表面选取平滑处，使用手提便携式磨光机对平滑表面进行打磨处理，每次更换磨光盘后的打磨方向与上道打磨方向成90°，直至将上道磨痕磨掉为止。以上过程需要不间断喷洒一定量水作冷却液，磨光盘对应牌号更换顺序依次为200#、600#、800#。
步骤二、三通管件表面硬度测量
使用便携式硬度测量仪，在步骤一所制管件主管1与支管2处表面进行硬度测量，首先进行校准，然后将探头对准管件表面，操作仪器进行测量，待表盘数值稳定后得到硬度值x1、x2、x3，并计算硬度平均值为x。
当表盘数值不稳定时，对三通管件表面重新打磨，防止因表面不平整造成数据不准确。
步骤三、三通管件强度计算
通过收集大量实验室所做X70三通管件理化试验报告，共计30余份，整理其中力学性能抗拉强度、屈服强度及硬度数据后，分别计算拟合出X70三通管件抗拉强度-硬度与屈服强度-硬度趋势线及函数关系公式；
如图2与图3所示，可知X70三通管件抗拉强度(Rm)与维氏硬度(HV10)换算关系为：y＝1.9567x+197.81(R2＝0.9079)，X70三通管件屈服强度(Rt0.5)与维氏硬度(HV10)换算关系为：z＝2.963x－102.49(R2＝0.8505)，R2为趋势线拟合程度的指标，在拟合时自动生成，其数值越接近1时，拟合程度越高，表明趋势线的可靠性就越高。
步骤四、将步骤二测量的硬度值x分别代入公式：y＝1.9567x+197.81与z＝2.963x－102.49，可计算得出该三通管件抗拉强度值y及屈服强度值z。

Claims (7)

1.一种三通管件的强度检测计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在三通管件的主管(1)与支管(2)的表面各选取多处平滑处进行预处理，形成光滑表面；
步骤二、在光滑表面处进行多次硬度测量，得到硬度平均值数据；
步骤三、进行三通管件的强度与硬度关系拟合，得到三通管件的抗拉强度与维氏硬度换算公式，三通管件的屈服强度与维氏硬度换算公式；
步骤四，将步骤二测量的硬度数据，代入步骤三所得公式，计算出相对应抗拉强度与屈服强度数值。
2.根据权利要求1所述的一种三通管件的强度检测计算方法，其特征在于，抗拉强度与维氏硬度换算公式为：
y＝1.9567x+197.81；
其中，y为抗拉强度，x为硬度平均值。
3.根据权利要求1所述的一种三通管件的强度检测计算方法，其特征在于，三通管件的屈服强度与维氏硬度换算公式：
z＝2.963x－102.49；
其中，z为屈服强度，x为硬度平均值。
4.根据权利要求1所述的一种三通管件的强度检测计算方法，其特征在于，步骤一的预处理具体为：对平滑处进行打磨处理，每次更换磨光盘后的打磨方向与上道打磨方向成90°，直至将上道磨痕磨掉为止。
5.根据权利要求4所述的一种三通管件的强度检测计算方法，其特征在于，在打磨过程中不间断喷洒冷却液。
6.根据权利要求1所述的一种三通管件的强度检测计算方法，其特征在于，步骤二中的硬度测量具体为：首先对测量仪器进行校准，然后将测量仪器对准三通管件表面，操作测量仪器进行测量，待表盘数值稳定后得到硬度值。
7.根据权利要求1所述的一种三通管件的强度检测计算方法，其特征在于，在进行硬度测量时，当测量值不稳定时，对三通管件表面重新打磨。
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