對API SPEC 5L（45版）中有關拉伸試驗伸長率的討論

李記科，楊紅兵

（1.中國石油集團石油管工程技術研究院，西安710077；2.北京隆盛泰科石油管工程技術有限公司，北京100101）

對API SPEC 5L（45版）中有關拉伸試驗伸長率的討論

李記科1，楊紅兵2

（1.中國石油集團石油管工程技術研究院，西安710077；2.北京隆盛泰科石油管工程技術有限公司，北京100101）

對API SPEC 5L（45版）10.2.4試驗方法中有關拉伸試驗伸長率的內容進行了討論，認為其標準要求不合理。建議采用API SPEC 5L（43版）6.2.1拉伸性能條款中的要求：“當需記錄或報告伸長率時，如采用板狀試樣，記錄或報告中應注明試樣的公稱寬度；如采用圓棒試樣，應注明直徑和標距長度；如采用全斷面試樣亦應予以注明”。或者修改為:“應報告4倍比例試樣（標距長度為4倍直徑的棒狀試樣，的斷后伸長率。對于采用50mm（2 in）定標距試樣，應按照ISO 2566-1或ASTM A370，將斷裂后測得的伸長率轉換為4倍比例試樣的斷后伸長率。”

標準；拉伸試驗；伸長率；API SPEC 5L

鋼管生產在執行API SPEC 5L（45版）標準[1]時，在報告拉伸試驗伸長率時會產生一些疑惑。比如以外徑762mm、壁厚26.2mm、鋼級X80M的PLS2直縫埋弧焊接鋼管為例，橫向拉伸試驗若選擇標距長度35mm、標距內直徑8.75mm（φ8.75mm 為 ASTM A370[2]中試樣尺寸，φ8.9mm為API SPEC 5L中試樣尺寸，實際操作中基本選用ASTM A370中試樣尺寸）的棒狀試樣進行試驗，實際得到的延伸率記為A。按照API SPEC 5L（45版）10.2.4試驗方法中有關拉伸試驗 “應報告標距長度為50mm（2 in）試樣的斷后伸長率。對于試樣標距長度小于50mm（2 in）的試樣，應按照ISO 2566-13或ASTM A370，將斷裂后測得的伸長率轉換為50mm（2 in）長度上的伸長率 ”的規定，這時可以有幾種不同的選擇，且不同選擇會得到不同的結果值，現就這個問題進行討論。

1 不同試樣伸長率的換算

API SPEC 5L中明確指出進行伸長率換算引用標準ISO 2566-1。ISO 2566-1標準中伸長率換算依據的是Oliver公式

式中：Ar—標距長度為L0時的伸長率；

L0—原始標距長度；

S0—試樣的原始截面積。

以外徑762mm、壁厚26.2mm、鋼級X80M PLS2直縫埋弧焊接鋼管為例。假設橫向拉伸試驗選擇標距長度35mm、標距內直徑為8.75mm的棒狀試樣進行試驗，實際得到的延伸率記為A35，將相關數據代入式（1），即

將式（2）再代入式（1）中，可得到其他試樣伸長率Ar與標距長度35mm、標距內直徑8.75mm的棒狀試樣伸長率A35間的換算關系，即

若要換算成標距長度為50mm拉伸試樣的延伸率，即L0=50mm，代入式（3）中可得

將不同試樣的相關尺寸代入式（4）中考察不同試樣伸長率間的關系：

（1）標距長度50mm、標距內徑12.5mm的棒狀試樣的伸長率記為A50，代入式（4）中可得A50=A35；

（2）標距長度50mm、標距內寬度38.1mm、厚度為鋼管原始壁厚26.2mm的板狀試樣試驗結果記為 A38.1×50， A38.1×50=1.52A35；

（3）標距長度50mm、標距內寬度25.4mm、厚度為鋼管原始壁厚26.2mm的板狀試樣試驗結果記為 A25.4×50， A25.4×50=1.40A35；

（4）標距長度50mm、標距內寬度19mm、厚度為鋼管原始壁厚26.2mm的板狀試樣試驗結果記為 A19×50， A19×50=1.32A35。

假設標距長度35mm、標距內直徑8.75mm棒狀試樣實測伸長率A35=20%，換算為其他試樣伸長率的數值見表1。

表1 不同拉伸試樣伸長率關系

從表1可以看出，序號1和序號2兩棒狀試樣的伸長率相等，但與其他3個試樣的伸長率不同，且相互間有較大差異。

2 伸長率換算公式分析

根據ISO 2566-1，拉伸試樣可分為定標距試樣和比例試樣。定標距試樣常用標距有50mm，80mm，100mm和200mm，比例系數常選4和5.65（對應的是標距長度為5倍直徑的試樣），8.16和11.3（對應的是標距長度為10倍直徑的試樣）。對公式（1）進行分析，理論上具有相同比例系數試樣的伸長率相同。API SPEC 5L中板狀試樣為50mm標距長度的定標距試樣，棒狀試樣為4倍直徑標距長度的試樣（對應的比例系數k≈4.5）。API SPEC 5L中棒狀試樣為4倍直徑標距長度的試樣，不管試樣的尺寸（如標距長度50mm、標距內直徑12.5mm的棒狀試樣和標距長度35mm、標距內直徑8.75mm的棒狀試樣），其本身就具備可比性，若要相互換算，換算系數也為1，可見API SPEC 5L中棒狀試樣之間的伸長率沒必要進行換算。若將定比例試樣（標距長度35mm、標距內直徑8.75mm的棒狀試樣）的伸長率換算成定標距板狀試樣的延伸率，如表1中的換算結果，選擇不同寬度（不同截面積）的板狀試樣，將獲得不同的換算結果，這將使換算得到伸長率數值的可比性變差；若要獲得一定程度可比的換算結果，進行這樣換算還得確定所要換算試樣的寬度尺寸（即截面尺寸），這種換算在實際中不易操作。可見API SPEC 5L（45版）10.2.4試驗方法中有關拉伸試驗“應報告標距長度為50mm（2 in）試樣的斷后伸長率。對于試樣標距長度小于50mm（2 in）的試樣，應該按照ISO 2566-1或者ASTM A370，將斷裂后測得的伸長率轉換為50mm（2 in）長度上的伸長率”是不合理的。

3 API SPEC 5L中拉伸試驗伸長率要求的沿革

關于拉伸試驗的伸長率，API SPEC 5L（45版）與API SPEC 5L（44版）完全一致。但API SPEC 5L（43版）[4]中附錄D列出了對不同規格鋼管采用不同拉伸試樣時伸長率的要求：在6.2.1拉伸性能條款中要求 “當需記錄或報告伸長率時，如采用板狀試樣，記錄或報告中應注明試樣的公稱寬度；如采用圓棒試樣，應注明直徑和標距長度；如采用全斷面試樣亦應予以注明”；43版標準無“應報告標距長度為50mm（2 in）試樣的斷后伸長率”的要求。關于拉伸試驗的伸長率，API SPEC 5L（42 版）[5]與 API SPEC 5L（43 版）的表述相同，說明拉伸試驗中伸長率試驗值與拉伸試樣的形狀和尺寸有關系，也就是說伸長率試驗值若不進行適當的換算處理，不同試樣獲得的伸長率試驗值不能直接進行比較。也可將定標距試樣的伸長率換算為比例試樣的伸長率，這樣可增強伸長率試驗值的可比性，而不應要求 “報告標距長度為50mm（2 in）試樣的斷后伸長率”。

4 建 議

根據上述討論可見，在API SPEC 5L（45版）中10.2.4試驗方法中有關拉伸試驗 “應報告標距長度為50mm（2 in）試樣的斷后伸長率。對于試樣標距長度小于50mm（2 in）的試樣，應按照ISO 2566-1或ASTM A370，將斷裂后測得的伸長率轉換為50mm（2 in）長度上的伸長率”不合理。建議將其改回到API SPEC 5L（43版）6.2.1拉伸性能條款中要求 “當需記錄或報告伸長率時，如采用板狀試樣，記錄或報告中應注明試樣的公稱寬度；如采用圓棒試樣，應注明直徑和標距長度；如采用全斷面試樣亦應予以注明”。或者修改為 “應報告4倍比例試樣（標距長度為4倍直徑的棒狀試樣的斷后伸長率。對于采用50mm（2 in）定標距試樣，應按照ISO 2566-1或ASTM A370，將斷裂后測得的伸長率轉換為4倍比例試樣的斷后伸長率”。

［1］API SPEC 5L， 管線鋼管規范（45版）[S].

［2］ASTM A370，鋼產品力學性能試驗的標準試驗方法和定義[S].

［3］ISO 2566-1，鋼—伸長率換算—第1部分：碳鋼和低合金鋼[S].

［4］API SPEC 5L， 管線鋼管規范（43版）[S].

［5］API SPEC 5L， 管線鋼管規范（42版）[S].

Discussion on Tensile Test Elongation in API SPEC 5L(45th Version)

LI Jike1,YANG Hongbing2
(1.CNPC Tubular Goods Research Institute,Xi’an 710077,China;2.Beijing Longshine Oil Tubular Technology Co.,Ltd.,Beijing 100101,China)

In this article,after discussion on tensile test elongation in API SPEC 5L(45th version)10.2.4 clause,it considered its standard requirements are unreasonable.It suggests to adopt the requirements in the 6.2.1 clause of API SPEC 5L(43rd version):when elongation is recorded or reported,the record or report shall show the nominal width of the test specimen when strip specimens are used and the diameter and gauge length when round bar specimens are used,or shall state when full section specimens are used.Or the standard requirements are modified to:The percentage elongation of 4 times proportion test pieces(gauge length is 4 times the diameter of the round test pieces,after fracture shall be reported.For test pieces with reference to a gauge length of 50mm(2 in),the measured elongation after fracture shall be converted to a percentage elongation of 4 times proportion test pieces in accordance with ISO 2566-1 or ASTM A370.

standard;tensile test;percentage elongation;API SPEC 5L

TG115.52

B

1001－3938（2015）04-0067-03

李記科（1965—），男，主要從事石油管材及裝備的監督檢驗、質量保證、科研和技術服務等工作。

2014－11－12

李紅麗