浅谈落锤撕裂试验的方法与设备

第３８卷第２期　
２００２年２月　
理化检验物理分册　

Ｉ１℃Ａ（ＰＡＲ　ｒ　Ａ：ＰＨＹＳＩＣＡＩ　Ｔ　ＳＴＩＮＧ）　
Ｖ０１．３８　Ｎｏ　２　

ｉｃｅｂ．２００８　

浅谈落锤撕裂试验的方法与设备　
孙宏　
（华北石油第一机械厂，河北青县０６２６５０）　

摘要：介绍了落锤撕裂试验的标准ＡＰＩＲＰ　３．井与ＧＢ／Ｔ８３６３—１９８７标准进行了比较。对　
所需的试验设备谈了一些看法。　
关键词：落锤撕裂试验；低温脆性：韧性；吸收能量；试验机　
中图分类号：ＴＨ８７１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１　４０１２（２００２）０２＜：０７０＜｝２　

Ａ　ＤＩＣＵＳＳＩＯＮ　ＯＮ　ＴＨＥ　ＭＥＴＨＯＤＳ　ＡＮＤ　ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ　Ｆ０Ｒ　ＤＷＴＴ　
ＳＵＮＨｏｎｇ　
（Ｆｉｒｓｔ　Ｍａｃｈｉｎｅ　ｒｙ　Ｗｏｒｋｓ　ｏｆ　Ｎｏｒｌｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ．Ｈｅｈｅｉ　Ｑｉｎｇｘｉａｎ　０６２６５０、Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ＡＰＩ　ＲＰ　５Ｉ　３　ｆｏｒ　ＤＷ　Ｉ　ｒ　ｉｓ　ｉｎｌｍｄＵＣｅｄ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｇｌ　Ｔ８３６３　１９８７．Ｔｈｅｎ　ａ　
ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｉｓ　ｇ１Ｙｅｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｒｅｃｔｕｉ　ｒｅｄ　
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：【）、ｖＴＴ；Ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ；Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ：Ａｂｓｏｒｂ　ｅｎｅｒｇｙ；Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　

１概述　
落锤撕裂试验（ＤＷ　ｒ　Ｉ’）是用来表征材料韧脆　
特性的试验项目．主要用于金属材料的低温脆性研　究。对于油气输送管．与夏比缺口冲击试验（ＣＶＮ）　相比．Ｄｗｒｒ试验更能代表钢管的实际水平。目　前，落锤撕裂试验的标准主要为ＧＢ／Ｔ８３６３　１　９８７　和ＡＰＩ　ＲＩＰ　５Ｌ３等。它们之问既有共同点又有不同　点。以下从各个方面进行了比较．并就ＤｗＴＴ试　验机目前的状况及开发提出了一些看法　２试验方法　２．１适用范围　ＡＰＩ　ＲＰ　８Ｉ　３《输送钢管落锤撕裂试验推荐方　法》适用于ＡＰＩ　Ｓｐｅ￣５Ｉ　管线钢管规范中规定的钢　种．即ｘ系列钢，其组织为针状铁素体、铁素体或铁　素体＋珠光体。ＧＢ／Ｔ８３６３—１９８７适用于屈服强度　＜８２５ＭＰａ、厚度在３－－２０ｍｍ之问的铁素体钢。对　于厚度，．，ＭＰＩ　ＲＰ　５Ｉ上（第３版）没有提出要求。　２．２试样　ＡＰＩＲＰ５Ｉ　３规定的试样包括压制ｖ型缺口试　收稿日期：２００１　１１　０５　７０·　样和人字型缺口试样，其中前者用于较低韧性的材　料，后者用于韧性较高的材料　ＧＢ／Ｔ８３６３　ｔ９８７　规定的试样只有一种，即压制Ｖ型缺口试样　由此　看来，ＧＢ／Ｔ８３８６—１９８７标准只是ＡＰＩ　ＲＰ　５１．３中　
适用于低韧性材料的一部分。两种标准规定的试样　
尺寸基本一致。　
２．３设备要求　
（１）ＡＰＩ　ＲＰ　５Ｉ　３规定锤头的瞬间打击速度为５　
９ｍ／ｓ，ＧＢ／Ｔ８３６３－－１９８７规定锤头的瞬间打击速　
度不得低于５ｍ／ｓ．相比而言，前者更严格一些。我　
们知道，落锤撕裂试验的锤头瞬间打击速度取决于　
锤头的高度与打击点之间的高度差，这样，就必须把　
试验机的锤头高度限制在一定范围之内。　
（２）冲击能量选择。对于ＡＰＩ　ＲＰ　５Ｉ　３，冲击能　
量按韧性确定，参见ＡＰＩ　ＲＰ　５Ｌ３中４．５条款中的　
图１，它给出了ＤｗＴＴ试验所需能量与夏比Ｖ型缺　
口冲击试验（ＣＶＮ）所需能量之间的关系　根据　
ＧＢ／Ｔ８３６３—１９８７标准，试样一次冲断所需的冲击　
能量是按材料的强度值确定的．见ＧＢ／２、８３６３　
１　９８７中的３．１注：若一次冲断厚度为２０ｍｍ、抗拉强　
度为４７０ＭＰａ的钢试样，约需６　５ｏｏＪ的冲击能量。　
前者是通过韧胜指标确定试验机的冲击能量．后者　
是通过强度水平确定的。我们知道，韧性是金属材　

黪　
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孙宏：浅谈落锤撕裂试验的方法与设备　
料塑性变形和断裂全过程吸收能量的能力．它是强　
度和塑性的综合表现，两者相比．前者更科学一些　
２．４试验过程及试样评定　
ＡＰＩ　ＲＰ　５Ｉ　３规定．试样应完全攫泡在有适宜　液体的浴槽中，浴槽中的液体温度与要求的试验温　度的偏差不应超过１℃。这与Ｇｂ／Ｔ８３６３－－１９８７基　本相同　ＡＰｌ　ＲＰ　５１　３定义了有效试样和无效试样，有　效试样是指整个断裂面呈现延性断裂的试样或缺口　根部呈现解理断裂的试样　无效试样是指试样缺口　处为脆性区．然后为韧性区．再往下为脆性区　对于　高韧性材料．采用压制缺１：３的试样断口易出现无效　现象　ＧＢｉＴ８３６３—１　９８７无此规定。　ＡＰＩ　ＲＰ　５Ｉ　３规定．剪切面积百分数通过区分　剪切断裂（暗灰色、丝状）与解理断裂（有光泽、结晶　状）来评定。考虑到控轧钢可能有平行于板材表面　的解理断裂，在剪切面积百分数的评定中不予考虑．　但应考虑与板材表面有一定倾角开裂中的解理　断裂　３试验设备　目前，除了宝鸡钢管厂使用摆锤式试验机外，中　国石油天然气集团公司所属的其余几个钢管厂均使　用河北诼州２ｏ世纪９Ｏ年代初期生产的落锤试验　机．其设备状况老化，而且不具备测试吸收能量的功　能。另外，根据”西气东输”工程对钢管的要求，钢管　材质已基本确定为Ｘ７０级．公称壁厚已达到　１４．６ｍｍ。目前生产出的Ｘ７０级板卷及钢管的　ＣＶＮ吸收能量．按ＡＰＩ　ＲＰ　５１．３中的４．５条款中图　ｌ估算，试验机的冲击能量将达到１５　００ｏＪ。目前的　落锤试验机大部分已经不能适应“西气东输”及其它　大型输气工程用管对叭ＶＴＴ试验的要求。由于油　气输送管延性断裂现象的增多，于是有专家建议把　ＤＷＴＴ的吸收能量作为止裂的辅助判据列人技术　条件　再者，在建的大口径直缝埋弧焊管明确要求　ＤＷＴＴ试验必须测定吸收能量．所以，用于断裂韧　性试验的落锤试验机应具备测试吸收能量的功能　据了解，目前国内尚无厂家生产出符合以上要求的　
输送管落锤撕裂试验机，而国外的试验机价格过高，　
所　急需开发能适应要求的落锤试验机．并且制定　
我国的ＤＷＴＴ试验设备标准　
针对以上两种实验方法和目前在役试验机的状　
况，笔者对开发Ｄｗ　几、试验机提出了以下一些具　
体技术要求　
（１）冲击能量５　０００　３０　００ｏＪ，以满足Ｘ５２～　
ＸＳ０级钢，壁厚为６￣３２ｎｍａ的测试要求；　
（２）锤头提升高度０～５ｍ；　
（３）落锤试验使用高度ｌ＿３－－４ｍ；　
（４）试验机应具备试样缺口自动对中装置，以　
确保在试样从低温槽中取出冲断在］０ｓ以内；　
（５）试验机应具备冲击缓冲装置，吸收落锤试　
验的剩余能量．以保护试验机；　
（６）针对Ｄｗ　ｒ试验的特点，试验机锤头的释　
放和提升机构应安全可靠，具备安全保护设施，保证　
人员和设备安全；　
（７）试验机应能显示锤头重量、锤头高度以及　
具备的能量。　

４结语　
根据西气东输用管技术条件，１）ｗＴＴ试验的方　
法确定为ＡＰＩ　ＲＰ　５Ｉ　３，因此，需依此设计新型的　
ＤｗＴＴ试验机。　

参考文献：　
Ｅ１３柬德林．金属力学性能ＥＭ］．北京：机械工业出版社，　
１９８７．　
［２］李鹤林．天然气输送钢管研究与应用的几个热点问题　
ｌ＿Ｊ　．焊管，２０００．（３）：６１．　

（上接第６９而）　
（１）巴克豪森磁噪声信号与试样的表面硬度密　
切相关。ＭＢＮ值较大时，硬度值较低；ＭＢＮ值较　小时，硬度值较高　（２）对于同一热处理状态下的ＭＢＮ值．有一　明显的分布范围，超出此范围的试样硬度偏高或偏　低，或者存在硬度不均现象　（３）对于同一试样反复测量ＭＢＮ值，其重现　性较好。　（４）巴克豪森磁噪声信号对应力较敏感，可反　映不同的热处理状态，并可分料、探测裂纹等。　
（５）可制定各种试件的ＭＢＮ值合格范围，与　
光谱分析同理，需要有一系列的标样。　

参考文献：　
ＥＩ］穆向荣．巴克豪森磁噪声技术及应用［Ｍ］＿北京：北京　
科技大学，１９８６．１－］６．　

７１‘　

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