陳 松,王曉穎,馬守和,路廣平,朱斌燕,王 軍
(渤海裝備華油鋼管公司揚州分公司,江蘇 揚州 225000)
落錘撕裂試驗是用來表征材料韌脆特性的試驗方法,是對金屬材料進行檢測和評判的一種重要手段。隨著我國石油天然氣管道行業的發展,國內有關落錘撕裂試驗的國家標準和石油天然氣行業標準都已進行了較大幅度的修改,增加了新內容。SY/T 6476—2000修訂為SY/T 6476—2007;GB/T 8363—1987修訂為 GB/T 8363—2007;其中SY/T 6476—2000是依據API RP 5L3—1996制定的,在技術內容和編寫規則上與該標準等效。筆者主要從適用范圍、試樣、試驗設備、試樣保溫、試樣結果評定及異常斷口處理等方面對標準的異同進行了分析,并對落錘試驗機的檢定以及落錘試驗的發展前景進行了介紹。
SY/T 6476—2007適用于輸送鋼管和制管用鋼板、板卷的落錘撕裂試驗和結果評定;SY/T 6476—2000適用于外徑不小于508 mm,鋼級不低于L360級輸送鋼管斷裂韌性的測定;GB/T 8363—2007適用于壁厚不大于40 mm的輸送鋼管或厚度為3~40 mm的鐵素體鋼、貝氏體鋼以及雙相鋼等鋼板的落錘撕裂試驗和結果評定。可以看出,相比SY/T 6476—2000,新版標準刪除了對鋼管管徑和鋼級的限定,并新增了制管用鋼板、板卷的落錘撕裂試驗和結果評定。
筆者從試樣的取向、加工、尺寸及偏差、缺口幾何尺寸、試樣減薄等方面就3個標準的異同進行了對比,結果見表1。

表1 3個標準對試樣的不同要求對比
由表1可以看出,SY/T 6476—2000僅適用于輸送鋼管,且對試樣加工要求低,長度公差較大;SY/T 6476—2007擴大了適用范圍,該標準不僅適用于輸送鋼管,而且適用于制管用鋼板或板卷,同時對試樣尺寸偏差要求更嚴;而GB/T 8363—2007與SY/T 6476—2007相比僅在個別試樣尺寸偏差方面有微小差異,同時3個標準都給出了減薄試樣試驗溫度的降低量。
3個標準對試驗設備要求的主要差異對比見表2,SY/T 6476—2000和SY/T 6476—2007在試驗設備要求上并沒有變化,而GB/T 8363—2007對設備結構形式以及錘刃和支承裝置的硬度做了要求,同時增加了對測溫儀器的一些要求。

表2 3個標準對試驗設備要求的主要差異對比
3個試驗標準對試樣保溫要求的差異見表3。筆者分別從保溫介質、保溫時間、試樣間距和試驗時間等方面進行了對比。

表3 3個試驗標準對試樣保溫要求的差異
從表 3可以看出,3個試驗標準中 SY/T 6476—2007中的保溫介質既可以采用液體也可采用氣體;同時GB/T 8363—2007允許使用其他冷卻或加熱方法,但要求效果與上述冷卻方式等效。在液體介質中,3個標準的試樣最小保溫時間的規定也有所不同,采用標準時應加以區分。
3個試驗標準中對于斷口剪切面積的評定方法主要有:①采用求積儀測量剪切面積;②標定的斷口照片與實際斷口相對比求剪切面積;③采用公式法測量剪切面積。采用求積儀測量剪切面積雖然準確但時間較長,測量剪切面積較為準確又快速的方法是公式法,較為常用的公式為

該測量方法在 SY/T 6476—2000和 SY/T 6476—2007中均以附錄A給出,在GB/T 8363—2007中則寫進了8.2.4.3中,而且其增加了一種特殊斷口形貌(脆性區縱貫全斷面),公式為

針對斷口分離,3個標準都給出了明確規定,不考慮平行于表面的分離,但與表面有一定角度的分離應予以考慮。而對于異常斷口,SY/T 6476—2000標準規定若試樣斷口為異常斷口則判定試樣無效;相比較而言新標準增加了關于異常斷口的評定。在 SY/T 6476—2007和 GB/T 8363—2007標準中異常斷口的評定均作為標準的規范性附錄給出。試樣的異常斷口是伴隨高鋼級管線鋼的發展出現的,特別是在高鋼級大壁厚的管線鋼中經常出現。異常斷口的評定標準全面系統的闡述了異常斷口的定義、評定斷口凈截面積的確定及計算方法,并規定了壓制缺口出現異常斷口不合格時應采用人字形缺口試樣重新試驗。另外,GB/T 8363—2007中增加了試驗結果的不確定度的相關內容。
目前落錘試驗機還沒有同沖擊試驗機一樣有檢定規程或國家標準對設備進行全面評價。對于落錘試驗機的評價基本根據GB/T 8363等試驗標準對設備主要技術參數進行測量,判斷是否滿足標準的使用要求,因此需要制定落錘試驗設備檢定規程或標準。同時應細化落錘試驗標準,如錘擊速度測量、試驗機能量測定、不同鋼級及壁厚材料試驗時錘體高度等都需要開展大量試驗研究,以完善或補充落錘撕裂試驗操作,確保試驗結果的真實準確。隨著管線鋼的發展,高鋼級大壁厚將成為以后發展的趨勢,落錘撕裂試驗不僅需要對剪切面積進行評價,還會要求落錘撕裂能量值,因此示波落錘試驗機將逐步取代傳統落錘試驗機。
新版標準SY/T 6476—2007在原有舊標準的基礎上兼顧了APIRP 5L3-96的內容,增加了異常斷口的評定方法。與國家標準GB/T 8363—2007略有不同,這顯示出了產品技術規范的多樣性,制造廠家在使用各規范標準時應清楚其差別并加以區分。另外,目前已在使用的新規范APISPEC 5L(45版)中將APIRP 5L3作為引用標準,該標準中缺少關于異常斷口的評定方法,應加以補充,確保新標準更好地使用。
[1]SY/T 6476—2000,輸送鋼管落錘撕裂試驗方法[S].
[2]SY/T 6476—2007,輸送鋼管落錘撕裂試驗方法[S].
[3]GB/T 8363—2007,鐵素體鋼落錘撕裂試驗方法[S].
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