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大口径钢管收缩率、伸长率及弯曲试验最大断裂弯曲角

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-29  浏览次数:3 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网调查队获悉:大口径厚壁钢管沿管厚方向的应力,隧管厚的增大而增大。因此管越厚,在x轴上缺口尖端稍往里一点处的多轴

 中华不锈钢网调查队获悉:大口径厚壁钢管沿管厚方向的应力,隧管厚的增大而增大。因此管越厚,在x轴上缺口尖端稍往里一点处的多轴应力越大,将增大钢材的缺口脆化可见,管厚的增加,无论是对裂纹的产生,还是对裂纹的扩展都是有利的,即增大了钢的缺口脆化倾向。而脆化的原因,可以认为就是塑性应力口;增大的结果。并且当管厚增大到一定程度后,脆化程度也达到饱和。根据裂纹扩展的试验结果,管厚在达到30^40mm时脆化就已饱和。对于静的脆性断裂的发生,其饱和管厚,尚未得出正确的数据。
  
  其实,管厚增加,大口径厚壁钢管材料本身也有缺口脆化,这是属冶金因素。冶金因素与应力因素重叠,使得管越厚,脆性断裂的危险就越大。为此,在厚管焊接结构的制造中,为了防止发生脆性断裂,合理地选择材料以及合理的施焊工艺是很重要的。冶金因素的影响:冶金因素对钢材的脆性断裂有根本性的影响,这是内因。这主要指化学成分(合金元素及有害杂质)、晶粒大小及金属组织的影响,这些内容将在以后章节详述。
  
  脆性的判据:大口径厚壁钢管脆性试验的方法很多,但都是用带缺口的试样以求出其脆性转变温度,因此,用以评价试样脆性的标准及决定转变温度的方法也很多。常用的几种试验方法及其脆性判据,主要有吸收功、塑性、强度及断口形貌。
  
  (一)吸收功
  
  在冲击试验中,从冲击机旋转角度换算的冲击吸收功;拉伸试验中,从载荷一伸长曲线包围的面积计算的功,以及弯曲试验中载荷…挠度曲线包围的面积计算的功,就是该试验的吸收功。对于吸收功的度量又有四种情况,即总吸收功B、达最大载荷的吸收功Ei、达最大载荷后的吸收:以及相对于某一较小的总吸收功如El2,如图1-9所示,其中E =E1+E2。
  
  (二)塑性它表示大口径厚壁钢管塑性的标准,有横向收缩率、伸长率及弯曲试验时达最大载葡或断裂时的弯曲角。其中横向收缩率是指试样断裂后在缺口附近试样宽度沿缺口方向的减少量与原来宽度之比。与其相类似的还有横向膨胀率。这是以拉伸及冲击试验时试样两侧宽度变化作标准时用的。
  
  (三)强度它是将抗拉强度或抗拉强度与屈服强度之比急剧降低的温度作为转变温度。
  
  (四)断口在所有脆性试验中应用最广的评价标准之一是断口形貌。可以用延性断口占整个断口的百分比,也可以用脆性断口占整个断口的百分比来表示。前者叫延性断口率,后者叫脆性断弱率。通常用延性断口率或脆性断口率为50%时的温度为转变温度。
  
  脆性试验方法很多,这里只介绍几种大口径钢管典型的常用方法。
  
  (一)小试件试验方法1.夏比冲击试验,缺口在受拉部位受冲击弯曲而断裂,缺口有各种形状。我国用得较多的有尖端半径为1mm的U形试样及0.2mm的V形缺口试样,尤其是后者的应用越来越广泛。
  
  这种试验方法得到的吸收功一温度曲线往往是缓慢地变化,当然,其转变温度不能那样用直观的方法来决定,而可用下列方法求出。
  
  (1) 磅转变温度它是冲击试验的吸收功降低到151bf- ft(相当于20.2)时的温度。由于试样断面积为0.8平方米,因此每单位面积的吸收功为1211bf - ft/inz(相当于25.25cm2)。
  
  (2) 1/2能量转变温度(T,-)它是1/2最大吸收功所对应的温度。最大吸收功包括裂纹萌生。扩展以至断裂吸收功的总和。
  
  (3) 50qo延性断口(或脆性断口)转变温度(T,.)它是断口形貌中延性断口或脆性断阳各占so%时的温度。
  
  (4)O℃时的吸收功( Eo)它表示0C时的吸收功。从试验结果看,Eo与T,.有密切的关系,27。越大,r,。就越低。因此对Eo来说,往往具有厚壁钢管的性质。韧性良好的钢.的吸收功很大,与F,。无奖,但可用-10℃或-20℃的吸收功,用E。te或F_20来表示。
  
  中华不锈钢网调查队获悉:应该指出,大口径钢管冲击试验的试样,除上述V形缺口的夏比冲击试验外,尚有多种缺口形式,其中U形缺口用得较多。我国以前的国家标准就是用2mm的U形缺口。因为用这种缺口可以很明显的显现出来T,。的转变现象,所以当要正确地得到Tra时可以采用。目前国家标准虽已改为V彩缺口,但仍可应用U形缺口。
  
  冲压缺口是用锋锐尖端(R=o)的模具压入试样得到的。缺口尖端的材料受到很大酶冷作加工,因此很容易在缺口的尖湍部位发生断裂。该试验用于研究T,,是很合适的方法,但它并不显示出材料的T,a的性能。
  
  大口径厚壁钢管落锤试验用硬堆焊焊条在试板中央熔敷一段单道焊道,且在焊道上加工一道横向的人工缺口,从上方用自由下落的重锤使试样受弯曲丽断裂,求出小角度(5')弯曲角发生脆性破坏的温度,叫无塑性转变温度(NDT)。试样的侧面加工成V形缺口进行拉伸试验。用液氮和酒精混合可得到很低的温度。此法通常显示不出T,.,可作为求T,,的标准试验方法之一。
  
  大型试样试验方法-双重拉伸试验,大口径厚壁钢管是研究由补助载荷F 7作用产生的裂纹在主载荷F的应力场中的扩展行为。补助载荷区用冷却的方法得到脆性裂纹,主载荷区的温度分布均匀。它的优点是能把裂纹的产生及扩展分别度量,并可通过改变载荷及温度的方法,来研究温度与启裂或裂纹停止扩展时载荷之闻的关系。该试验也可来得值。断裂韧度试验可用拉伸,也可用弯曲,用x-y记录仪记录F-V f曲线,根据下式求出K。中华不锈钢网调查队获悉

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