專利名稱：一種dwtt試樣人字型缺口的加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 實(shí)用新型屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種管線鋼DWTT試樣人字型缺口加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著世界石油天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展，長(zhǎng)輸管線的建設(shè)正朝著大直徑、大壁厚、高壓輸送的方向發(fā)展，這就要求管線鋼具有高強(qiáng)度和高韌性。落錘撕裂試驗(yàn)(DWTT)是一種用于評(píng)定脆性斷裂和延性斷裂性能的重要方法，為獲得具有良好延性斷裂的止裂性能管線鋼，提供了重要的檢驗(yàn)和試驗(yàn)依據(jù)。目前常用的管線鋼DWTT試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有APIRP 5L3-1996(THIRDEDITION), Recommended Practice for Conducting Drop-WeightTear Test on Line Pipe、GB/T8363-2007 (鐵素體鋼管落錘撕裂試驗(yàn)方法)和SYT6476-2007(輸送鋼管落錘撕裂試驗(yàn)方法)，按照各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試樣缺口形式包括壓制型和人字型缺口，壓制型缺口采用具有規(guī)定刃口角度的特質(zhì)鋼壓刀壓制出，人字型缺口采用線切割或鋸切的方式獲得。目前管線鋼DWTT常用試驗(yàn)方法和試樣加工方式存在的問(wèn)題現(xiàn)有技術(shù)中，各制管企業(yè)基本部采用壓制型缺口進(jìn)行DWTT試驗(yàn)，一方面是由于此前的管線鋼一般鋼級(jí)韌性較低、壁厚較薄，加工壓制型缺口在50000J能量的落錘試驗(yàn)下完全能錘斷試樣；另一方面，壓制型缺口加工方便，而目前國(guó)內(nèi)制管企業(yè)對(duì)人字型缺口試樣的缺口加工，通常采用人工手鋸的方式進(jìn)行，該方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低下且缺口加工精度差。但隨著管線鋼強(qiáng)度和韌性的提高，以及壁厚的不斷增大，落錘撕裂試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)水平的要求也越來(lái)越高。目前國(guó)內(nèi)管線鋼的落錘撕裂試驗(yàn)機(jī)最大設(shè)計(jì)能力為50000J，這么高的能量能錘斷大多數(shù)試樣，但是對(duì)于一些高強(qiáng)高韌厚壁的海底管線DWTT試驗(yàn)，還是存在問(wèn)題。例如，目前國(guó)內(nèi)某海底管線項(xiàng)目設(shè)計(jì)壓力高達(dá)23. 9MPa，為世界范圍內(nèi)少有的高壓天然氣輸送管道，海管的設(shè)計(jì)壁厚最高達(dá)31. 8mm,鋼級(jí)達(dá)X70，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，采用壓制型缺口在最大能量為50000J的試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)過(guò)如下情況I)當(dāng)采用壓制型缺口全壁厚試樣進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，由于材料的高強(qiáng)度高韌性，經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)法錘斷試樣的現(xiàn)象。2)按照標(biāo)準(zhǔn)要求，可以采用減薄試樣并降低溫度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行試驗(yàn)，但由于受材料不均勻性、韌脆轉(zhuǎn)變溫度、斷口剪切面積評(píng)判方法以及減薄試樣加工方法的影響，該方法并不能完全反應(yīng)材料的真實(shí)性能。3)當(dāng)采用試驗(yàn)機(jī)的極限能力進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)該設(shè)備的錘刃和兩個(gè)支座損壞的現(xiàn)象。因此，對(duì)于韌性較高的管線鋼，一般優(yōu)先選用人字型缺口(Cheveron Notch)試樣進(jìn)行試驗(yàn)，人字型缺口形式如圖I和圖6所示，這種缺口可消除與某些韌性較高的管線鋼有關(guān)的過(guò)多的初始能量。例如，對(duì)于“西氣東輸”工程所用的鋼級(jí)為X70、壁厚為14. 6mm的管線鋼來(lái)講，其夏比沖擊功實(shí)測(cè)值一般為260 460焦耳，采用人字型缺口進(jìn)行落錘撕裂試驗(yàn)所需要的錘斷能量要比采用壓制缺口進(jìn)行落錘撕裂試驗(yàn)所需要的錘斷能量減少3000 4000焦耳。對(duì)于25. 4mm壁厚以上的材料，標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有數(shù)據(jù)說(shuō)明，但從各標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于夏比V型缺口標(biāo)準(zhǔn)尺寸沖擊試樣沖擊吸收功與壓制缺口、人字型缺口 DWTT吸收能量的近視關(guān)系圖來(lái)看，其能量差異會(huì)更大。因此，采用人字型缺口不但減少了 V型缺口在壓制過(guò)程中出現(xiàn)的加工硬化，而且所需錘斷能量的降低可以提高設(shè)備的使用壽命。因此，基于現(xiàn)有技術(shù)中的高鋼級(jí)厚壁管線鋼DWTT試樣采用壓制型缺口所需的錘斷能量已超過(guò)國(guó)內(nèi)制管行業(yè)最大落錘試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)能量，而制管企業(yè)大多采用手工方式加工人字型缺口的情況，急需發(fā)明一種人字型缺口加工設(shè)備，以保證試驗(yàn)設(shè)備的利用率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種新型的DWTT試樣人字型缺口的加工設(shè)備，解決上述問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種DWTT試樣人字型缺口的加工設(shè)備，包括夾裝部、工作部和控制系統(tǒng)，所述工作部包括鋸梁、鋸梁導(dǎo)軌和鋸條，所述鋸梁導(dǎo)軌相對(duì)于所述夾裝部固定設(shè)置，所述鋸梁在所述鋸梁導(dǎo)軌上滑動(dòng)設(shè)置，所述鋸條設(shè)置在所述鋸梁上；所述夾裝部與所述鋸條相對(duì)設(shè)置，所述控制系統(tǒng)包括鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)，所述鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)與所述鋸條的動(dòng)力系統(tǒng)連接。所述夾裝部包括夾具和試樣固定螺絲，所述夾具包括試樣固定槽，所述試樣固定槽的槽壁上設(shè)有試樣固定螺孔，所述試樣固定螺絲與所述試樣固定螺孔相配合。所述夾裝部還包括底座和插銷，所述底座上設(shè)有垂直旋轉(zhuǎn)孔，所述夾具設(shè)置在所述底座的上表面上，所述夾具的底部上固定有垂直旋轉(zhuǎn)柱，所述垂直旋轉(zhuǎn)柱插入所述垂直旋轉(zhuǎn)孔，所述垂直旋轉(zhuǎn)柱和所述垂直旋轉(zhuǎn)孔的對(duì)應(yīng)位置上均設(shè)有插銷孔，所述插銷與所述插銷孔相配合。所述垂直旋轉(zhuǎn)孔上的所述插銷孔貫穿所述底座。所述插銷孔為方形孔，所述插銷為方形插銷。所述試樣固定螺絲和所述試樣固定螺孔至少設(shè)置有兩組。所述試樣固定螺絲和所述試樣固定螺孔設(shè)置有兩組，并且均位于所述試樣固定槽同一側(cè)的槽壁上。所述鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)包括鋸條彎曲變形探測(cè)裝置和監(jiān)控所述鋸條切鋸全過(guò)程的模擬輸入輸出模塊，所述鋸條彎曲變形探測(cè)裝置與所述模擬輸入輸出模塊連接。所述模擬輸入輸出模塊包括反饋模塊，所述反饋模塊用于將所述鋸條彎曲變形探測(cè)裝置探測(cè)到的所述鋸條因吃力而開始產(chǎn)生彎曲變形時(shí)所述鋸條所在的行進(jìn)點(diǎn)設(shè)置為所述鋸條的行進(jìn)位移零點(diǎn)。 所述模擬輸入輸出模塊還包括閥值模塊，所述閥值模塊用于在所述鋸條彎曲變形探測(cè)裝置探測(cè)到的所述鋸條因吃力而產(chǎn)生彎曲變形達(dá)到所述控制系統(tǒng)設(shè)置的閥值時(shí)，降低所述鋸條的行進(jìn)速度或關(guān)閉所述鋸條的行進(jìn)。本實(shí)用新型的有益效果可以總結(jié)如下I、本實(shí)用新型的缺口的加工深度在程序設(shè)定以后可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以及切割速度的自調(diào)節(jié)功能，保證了試樣缺口的加工精度；2、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,試樣寬度的精度為76. 2±3mm或76. 2±1. 5mm(各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣精度的要求略有不同)，因此合格試樣的寬度最大差可達(dá)6mm，但由于本實(shí)用新型的鋸條在行進(jìn)控制過(guò)程中自動(dòng)判斷位移零點(diǎn)，因此無(wú)需再考慮試樣的實(shí)際寬度；3、本實(shí)用新型對(duì)于同一規(guī)格(厚度)試樣的加工程序僅需設(shè)定壁厚一個(gè)參數(shù)，操作簡(jiǎn)單；4、本實(shí)用新型的試樣僅需一次夾持，在切鋸試樣一邊的缺口后，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)試樣180°后，直接在試樣另一側(cè)的同一位置加工缺口，無(wú)需再次對(duì)中，提高了工作效率；5、本實(shí)用新型的試樣加工過(guò)程中無(wú)需太多的人工操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

圖I和圖6為現(xiàn)有技術(shù)中人字型缺口形式的示意圖；圖2為本實(shí)用新型夾具的主視的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型夾具的側(cè)視的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型側(cè)視的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型中加裝部主視的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖2至圖5所示的一種DWTT試樣人字型缺口的加工設(shè)備，包括夾裝部、工作部和控制系統(tǒng)，所述工作部包括鋸梁7、鋸梁導(dǎo)軌12和鋸條8，所述鋸梁導(dǎo)軌12相對(duì)于所述夾裝部固定設(shè)置，所述鋸梁7在所述鋸梁導(dǎo)軌12上滑動(dòng)設(shè)置，所述鋸條8設(shè)置在所述鋸梁7上；所述夾裝部與所述鋸條8相對(duì)設(shè)置，所述控制系統(tǒng)包括鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)11，所述鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)11與所述鋸條8的動(dòng)力系統(tǒng)連接；所述夾裝部包括夾具3、試樣固定螺絲5、底座I和插銷，所述夾具3包括試樣固定槽6，所述試樣固定槽6的槽壁上設(shè)有試樣固定螺孔，所述試樣固定螺絲5與所述試樣固定螺孔相配合，所述試樣固定螺絲5和所述試樣固定螺孔設(shè)置有兩組并且均位于所述試樣固定槽6同一側(cè)的槽壁上；所述底座I上設(shè)有垂直旋轉(zhuǎn)孔9，所述夾具3設(shè)置在所述底座I的上表面上，所述夾具3的底部上固定有垂直旋轉(zhuǎn)柱10，所述垂直旋轉(zhuǎn)柱10插入所述垂直旋轉(zhuǎn)孔9，所述垂直旋轉(zhuǎn)柱10和所述垂直旋轉(zhuǎn)孔9的對(duì)應(yīng)位置上均設(shè)有插銷孔4，所述垂直旋轉(zhuǎn)孔9上的所述插銷孔4貫穿所述底座1，所述插銷與所述插銷孔4相配合，所述插銷孔4為方形孔，所述插銷為方形插銷；所述鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)11包括鋸條彎曲變形探測(cè)裝置和監(jiān)控所述鋸條8切鋸全過(guò)程的模擬輸入輸出模塊，所述鋸條彎曲變形探測(cè)裝置與所述模擬輸入輸出模塊連接，所述模擬輸入輸出模塊包括反饋模塊，所述反饋模塊用于將所述鋸條彎曲變形探測(cè)裝置探測(cè)到的所述鋸條8因吃力而開始產(chǎn)生彎曲變形時(shí)所述鋸條8所在的行進(jìn)點(diǎn)設(shè)置為所述鋸條8的行進(jìn)位移零點(diǎn)；所述模擬輸入輸出模塊還包括閥值模塊，所述閥值模塊用于在所述鋸條彎曲變形探測(cè)裝置探測(cè)到的所述鋸條8因吃力而產(chǎn)生彎曲變形達(dá)到所述控制系統(tǒng)設(shè)置的閥值時(shí)，降低所述鋸條8的行進(jìn)速度或關(guān)閉所述鋸條8的行進(jìn)。底座I和夾具3結(jié)構(gòu)如圖2所示，設(shè)備整體圖如圖3所示。整個(gè)夾具3寬度為310mm,與加工尺寸合格的試樣最大偏差寬度一樣(標(biāo)準(zhǔn)要求試樣寬度為305±5mm);鋸條8厚度不超過(guò)1mm，與垂直方向呈45°，保證加工缺口的寬度和角度符合要求；對(duì)于壁厚為t的試樣，鋸條8的下行距離為0. 5t+5mm，鋸條8的運(yùn)動(dòng)方式采用單方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)，保證缺口表面質(zhì)量。在試樣2 —側(cè)的缺口加工完畢后，從插銷孔4中拔出插銷，沿平面轉(zhuǎn)動(dòng)夾具3180°，重新插入插銷固定住夾具3，開始加工另一面缺口。鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)11的模擬輸入輸出模塊，對(duì)切鋸的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控鋸床增加對(duì)鋸條8變形的反饋，在控制系統(tǒng)中設(shè)定缺口加工深度為0. 5t+5mm，在第一次出現(xiàn)鋸條8因吃力而產(chǎn)生彎曲變形的反饋時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)判斷鋸條8已接觸試樣2，設(shè)定此處為鋸條8行進(jìn)位移的零點(diǎn)，直至鋸條8下行位移達(dá)到0. 5t+5mm時(shí)，判斷試樣2—側(cè)缺口已加工完畢，鋸條8自動(dòng)退出；同時(shí)，在加工的過(guò)程中，設(shè)定控制鋸條8彎曲的閥域值，在整個(gè)切割過(guò)程中，通過(guò)對(duì)鋸條8變形量的不斷反饋，當(dāng)鋸條8彎曲達(dá)到系統(tǒng)的閥域值時(shí)，系統(tǒng)降低速度或關(guān)閉進(jìn)給，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)切鋸速度的自適應(yīng)調(diào)整，保證缺口表面質(zhì)量。管線鋼DWTT試樣人字型缺口加工設(shè)備的具體實(shí)施過(guò)程如下I)將待開缺口的試樣2放置于夾具3中，標(biāo)準(zhǔn)要求的試樣寬度為305 ± 5mm,夾具3寬度設(shè)計(jì)為310mm，因此在放置的時(shí)候通過(guò)目測(cè)夾具3的兩端與試樣2兩端的距離，可以大致判斷試樣2是否對(duì)齊，然后擰緊兩個(gè)固定螺絲；2)將固定插銷插入通過(guò)夾具3旋轉(zhuǎn)桿和底座I的方形孔中，固定夾具3不能轉(zhuǎn)動(dòng)；3)在鋸條8行進(jìn)的控制程序中輸入t值，啟動(dòng)程序，開始加工試樣2—側(cè)的缺口 ；4)試樣2 —側(cè)缺口加工完畢后，拔出固定插銷，轉(zhuǎn)動(dòng)夾具3達(dá)到180°后，再將固定插銷插入方形孔中，啟動(dòng)程序，直至試樣2另一側(cè)的缺口加工完畢，即可取下試樣2。以上通過(guò)具體的和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)的描述了本實(shí)用新型，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本實(shí)用新型并不局限于以上所述實(shí)施例，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于包括夾裝部、工作部和控制系統(tǒng)，所述工作部包括鋸梁、鋸梁導(dǎo)軌和鋸條，所述鋸梁導(dǎo)軌相對(duì)于所述夾裝部固定設(shè)置，所述鋸梁在所述鋸梁導(dǎo)軌上滑動(dòng)設(shè)置，所述鋸條設(shè)置在所述鋸梁上；所述夾裝部與所述鋸條相對(duì)設(shè)置，所述控制系統(tǒng)包括鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)，所述鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)與所述鋸條的動(dòng)力系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于所述夾裝部包括夾具和試樣固定螺絲，所述夾具包括試樣固定槽，所述試樣固定槽的槽壁上設(shè)有試樣固定螺孔，所述試樣固定螺絲與所述試樣固定螺孔相配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于所述夾裝部還包括底座和插銷，所述底座上設(shè)有垂直旋轉(zhuǎn)孔，所述夾具設(shè)置在所述底座的上表面上，所述夾具的底部上固定有垂直旋轉(zhuǎn)柱，所述垂直旋轉(zhuǎn)柱插入所述垂直旋轉(zhuǎn)孔，所述垂直旋轉(zhuǎn) 柱和所述垂直旋轉(zhuǎn)孔的對(duì)應(yīng)位置上均設(shè)有插銷孔，所述插銷與所述插銷孔相配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于所述垂直旋轉(zhuǎn)孔上的所述插銷孔貫穿所述底座。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于所述插銷孔為方形孔，所述插銷為方形插銷。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于所述試樣固定螺絲和所述試樣固定螺孔至少設(shè)置有兩組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于所述試樣固定螺絲和所述試樣固定螺孔設(shè)置有兩組，并且均位于所述試樣固定槽同一側(cè)的槽壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任意之一所述的DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于所述鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)包括鋸條彎曲變形探測(cè)裝置和監(jiān)控所述鋸條切鋸全過(guò)程的模擬輸入輸出模塊，所述鋸條彎曲變形探測(cè)裝置與所述模擬輸入輸出模塊連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于所述模擬輸入輸出模塊包括反饋模塊，所述反饋模塊用于將所述鋸條彎曲變形探測(cè)裝置探測(cè)到的所述鋸條因吃カ而開始產(chǎn)生彎曲變形時(shí)所述鋸條所在的行進(jìn)點(diǎn)設(shè)置為所述鋸條的行進(jìn)位移零點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的DWTT試樣人字型缺ロ的加工設(shè)備，其特征在于所述模擬輸入輸出模塊還包括閥值模塊，所述閥值模塊用于在所述鋸條彎曲變形探測(cè)裝置探測(cè)到的所述鋸條因吃力而產(chǎn)生彎曲變形達(dá)到所述控制系統(tǒng)設(shè)置的閥值時(shí)，降低所述鋸條的行進(jìn)速度或關(guān)閉所述鋸條的行迸。
專利摘要一種DWTT試樣人字型缺口的加工設(shè)備，包括夾裝部、工作部和控制系統(tǒng)，所述工作部包括鋸梁、鋸梁導(dǎo)軌和鋸條，所述鋸梁導(dǎo)軌相對(duì)于所述夾裝部固定設(shè)置，所述鋸梁在所述鋸梁導(dǎo)軌上滑動(dòng)設(shè)置，所述鋸條設(shè)置在所述鋸梁上；所述夾裝部與所述鋸條相對(duì)設(shè)置，所述控制系統(tǒng)包括鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)，所述鋸條行進(jìn)控制系統(tǒng)與所述鋸條的動(dòng)力系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型保證了試樣缺口的加工精度，由于本實(shí)用新型的鋸條在行進(jìn)控制過(guò)程中自動(dòng)判斷位移零點(diǎn)，因此無(wú)需再考慮試樣的實(shí)際寬度；操作簡(jiǎn)單，提高了工作效率；降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)B23D51/04GK202411542SQ201120546489
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者吳金輝, 李云龍, 李記科, 楊專釗, 楊紅兵, 王長(zhǎng)安, 王高峰, 許詩(shī)寧, 高建忠 申請(qǐng)人:北京隆盛泰科石油管科技有限公司