球罐用鋼板出廠檢驗中關于機械性能試驗問題的探討

王華 高麗娜(.蘭州寰球工程有限公司,甘肅 蘭州 730060;.蘭州石化公司動力廠,甘肅 蘭州 730060)

球罐用鋼板出廠檢驗中關于機械性能試驗問題的探討

王華1高麗娜2(1.蘭州寰球工程有限公司,甘肅 蘭州 730060;2.蘭州石化公司動力廠,甘肅 蘭州 730060)

針對球罐用鋼板出廠檢驗中檢驗方與采購方產生的分歧，模擬焊后熱處理SR后的機械性能試驗是否可以替代交貨狀態下機械性能試驗，進行分析和探討。此次項目采購的鋼板材質分別為07MnNiMoVDR和Q370R，在技術附件中采購方要求07MnNiMoVDR鋼板的交貨狀態為淬火加回火熱處理狀態下交貨，Q370R交貨狀態為正火。36mm、46mm厚07MnNiMoVDR鋼板，48mm厚Q370R鋼板逐張進行力學性能及冷彎性能試驗(及機械性能試驗)。只對07MnNiMoVDR材質的鋼板要求供方應對每熱處理張進行模擬焊后熱處理試驗SR，SR后的鋼板機械性能試驗要滿足SR前機械性能的要求。

機械性能試驗；模擬焊后熱處理；SR消除應力熱處理(Stress Relieving)

出廠檢驗，是采購方在工程建設過程中為確保工程設備、材料的質量符合訂貨合同的規定要求，避免由于質量問題而影響項目工程建設而作的檢驗和監制工作，因此出廠檢驗是工程采購程序中非常重要的步驟。與此同時，在檢驗過程中不可避免的會出現與供貨方就檢驗中問題產生分歧的情況。

筆者曾有幸參與某項目球罐用鋼板的采購工作。在鋼板出廠檢驗過程中，采購方與供方就鋼板模擬焊后熱處理SR機械性能試驗是否可以代替交貨狀態下的機械性能試驗產生了分歧。本文針對此問題進行分析及探討，希望對以后的出廠檢驗工作提供參考。

1 檢驗中遇到的問題

1.1 采購方的技術要求

此次項目采購的鋼板材質分別為07MnNiMoVDR和Q370R，在技術附件中采購方要求07MnNiMoVDR鋼板的交貨狀態為淬火加回火熱處理狀態下交貨，Q370R交貨狀態為正火。36mm、46mm厚07MnNiMoVDR鋼板，48mm厚Q370R鋼板逐張進行力學性能及冷彎性能試驗(及機械性能試驗)。只對07MnNiMoVDR材質的鋼板要求供方應對每熱處理張進行模擬焊后熱處理SR試驗，SR后的鋼板機械性能試驗要滿足SR前機械性能的要求。采購方認為按照此要求，在出廠檢驗時，供貨商需在質保書中提供兩種熱處理狀態(交貨狀態/模擬焊后熱處理SR狀態)下的機械性能。

1.2 供貨方的作法

對兩種材質的所有鋼板均按熱處理張對待進行了SR處理，SR處理后再進行力學性能試驗，并在質保書中只提供了模擬焊后熱處理SR狀態下的機械性能。制造商認為SR后鋼板的機械性能會降低，因此SR的機械性能合格就能保證交貨狀態下機械性能合格。

1.3 分歧點

兩方的主要分歧點在于模擬焊后熱處理SR機械性能試驗是否可以代替交貨狀態下的機械性能試驗。要弄清此問題，就必須明白模擬焊后熱處理SR以及交貨狀態下的機械性能試驗的概念。

2 模擬焊后熱處理SR

SR 消除應力熱處理(Stress Relieving)去除應力退火是將工件緩慢加熱到較低溫度，保溫一段時間,使金屬內部發生弛豫，然后緩冷下來。去除應力退火并不能將內應力完全去除，而只是部分去除，從而消除它的有害作用。

大量的失效事故證明，焊接后接頭的熱影響區是最容易造成結構破壞的區域。因此經常采用模擬試驗的方法SR來研究焊接熱影響區的組織和性能[1]。該方法的優勢在于，可以在一個相對較寬的區域模擬實際焊接過程中熱影響區的溫度變化情況，再現熱影響區的組織和性能，因此更有利于熱影響區組織的表征和性能的研究[2]。通過改變線能量和對熱模擬后的樣品進行熱處理等手段,研究探索改善熱影響區粗晶區的組織和性能的途徑。

模擬焊后熱處理，根據ASME標準不是強制要求，如果需要的話，用戶必須提出。如果沒有，則不必做模擬熱處理。

此項目，采購方要求對07MnNiMoVDR材質的鋼板要求供方應對每熱處理張進行模擬焊后熱處理試驗SR，試驗條件為：570±15℃×4h，SR后的鋼板機械性能試驗要滿足SR前機械性能的要求。同時，還要保證沒有進行SR的鋼板在實際焊后熱處理(熱處理溫度為570±15℃×4h)后的機械性能，滿足規定的要求。實際中，07MnNiMoVDR材質的鋼板每張都是熱處理張，故需全部做SR處理。07MnNiMoVDR材質的鋼板SR記錄見圖1：

圖1 07MnNiMoVDR模擬焊后熱處理的電腦記錄(570℃×4h)

因此SR試驗是一種模擬試驗，不但可以驗證焊后熱處理對板材熱影響區的影響，而且可以驗證焊后熱處理的方法是否正確，最終目的是保證焊接熱處理后板材熱影響區的組織和性能。

3 機械性能試驗

3.1 拉伸試驗

原理：拉升板材式樣，一般拉至斷裂，測定一項或幾項力學性能。除非另有規定，試驗一般在室溫10℃～35℃范圍內進行。對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃[6]。

此項目技術協議的要求：需要測定抗拉強度、屈服強度、伸長率等三項性能。

3.2 沖擊試驗

原理：將規定幾何形狀的缺口式樣置于試驗機兩基座之間，缺口背向打擊面放置，用擺錘一次打擊試樣測定試樣的吸收能量。由于大多數材料的沖擊值隨溫度變化，因此試驗應在規定溫度下進行。當不在室溫下進行時，試樣必須在規定條件下加熱或冷卻，以保持規定的溫度。

此項目技術協議的要求：(1)07MnNiMoVDR材質的鋼板應逐張檢測，測試溫度-50℃，夏比(V型缺口)沖擊試驗的沖擊功，每張取3個試樣的算術平均值計算，其平均值不得低于80J，3個試樣中只允許有一個試樣的沖擊功小于80J，但不得小于56J。(2)Q370R材質的鋼板應逐張檢測，測試溫度-20℃，夏比(V型缺口)沖擊試驗的沖擊功，每張取3個試樣的算術平均值計算，其平均值不得低于34J，3個試樣中只允許有一個試樣的沖擊功小于34J，但不得小于24J。

3.3 冷彎試驗

原理：是以圓形、方形、矩形或多邊形橫截面試樣在彎曲裝置上經受彎曲塑性變形，不改變加力方向，直至到達規定的彎曲角度。彎曲試驗時，試樣兩臂的軸線保持在垂直于彎曲軸的平面內。此項目技術協議的要求，彎曲180°，b=2a，d=3a(b試樣寬度、a試樣厚度、d彎曲壓頭直徑)。

4 結語

所謂鋼板交貨狀態下的機械性能試驗，就是指沒有做模擬焊后熱處理SR的鋼板的機械性能試驗，通過拉升、沖擊、冷彎試驗來數據確定其機械性能。主要目的是確定鋼板母材的機械性能。

模擬焊后熱處理SR的機械性能試驗，是指經過模擬焊后熱處理SR的鋼板的機械性能試驗，SR后通過拉升、沖擊、冷彎試驗來數據確定其機械性能(見圖2)。主要目的是確定鋼板焊后熱處理后熱影響區的機械性能。

Q 3 7 0 R 鋼板厚度m m拉伸試驗 沖擊試驗 彎曲試驗抗拉強度M P a屈服強度M P a延伸率%溫度℃V型沖擊J B=2 a 1 8 0°d=2 a＞1 6～3 6 ≥3 6 0 d=3 a＞3 6～6 0 5 2 0～6 2 0 ≥3 4 0實測值1 δ=4 8 5 4 4 3 5 8 3 1 -2 0 1 8 9/1 9 4/1 7 0 d=3 a實測值2 δ=1 2 3 9 8 5 6 5 2 8 -2 0 1 5 4/1 4 1/1 5 0 d=2 a實測值3 δ=1 8 3 8 8 5 5 1 2 9 -2 0 1 5 3 2/1 5 4/1 0 7 d=3 a 0 7 M n N i M o V D R技術要求 不限 6 1 0～7 3 0 ≥4 9 0 ≥1 7 -5 0 ≥8 0 d=3 a實測值1 δ=4 6 6 5 4 5 8 6 2 0 -5 0 2 4 6/2 4 9/3 0 5 d=3 a實測值2 δ=3 6 5 3 9 6 2 1 2 2 -5 0 2 9 4/3 0 0/2 8 9 d=3 a 1 0 ～1 6 5 3 0～6 3 0 ≥3 7 0技術要求≥2 0 -2 0 ≥3 4

由于很多的例證表明，焊接后接頭的熱影響區是最容易造成結構破壞的區域，所以制造商認為SR后的機械性能試驗可以代替交貨狀態下的機械性能試驗。

但這種例證缺乏權威的數理統計及理論依據，即使模擬焊后熱處理SR的鋼板的機械性能試驗合格，也不能表明母材的機械性能合格，兩者有本質的區別。作為產品檢驗方來講，必須按照技術協議要求以及相關的標準規范檢驗，兩種檢驗是不能互相替代。

[1]GB/T229-2007，金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法.

[2]GB/T228-2002，金屬材料室溫拉伸試驗.