鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測管線鋼包辛格效應(yīng)值的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及管線鋼性能檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測管線鋼包辛格效應(yīng)值和表面裂紋敏感性的方法及多功能模具。一種在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測管線鋼包辛格效應(yīng)值和裂紋敏感性的方法，利用多功能模具對拉伸試樣和裂紋試樣進(jìn)行加工，檢測拉伸試樣的屈服強度值Rp0.2并經(jīng)數(shù)學(xué)經(jīng)處理后得包辛格效應(yīng)值；利用肉眼和放大鏡檢測裂紋試樣的表面裂紋敏感。多功能模具，包括上模和下模兩部分。上模沖頭的外弧直徑、下模凹槽的圓弧直徑和鋼板制成鋼管后的直徑三者相等。本發(fā)明的有益效果是操作簡單可行、檢測速度快，且成本低。
【專利說明】鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測管線鋼包辛格效應(yīng)值的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管線鋼性能檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測管線鋼包辛格效應(yīng)值和表面裂紋敏感性的方法及裝置。
[0002]
【背景技術(shù)】[0003]管線鋼是指用于制作油氣輸送管道及其他流體輸送管道的工程結(jié)構(gòu)鋼，包辛格效應(yīng)值和表面裂紋敏感性是管線鋼的兩項重要性能指標(biāo)，但目前在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場這兩項指標(biāo)都沒有有效檢測方法及裝置。
[0004]包辛格效應(yīng)是指金屬材料進(jìn)入塑性變形階段后卸載至零，再反向加載時屈服強度比原始態(tài)要低，正向加載時屈服強度比原始狀態(tài)要高的現(xiàn)象。包辛格效應(yīng)值是指產(chǎn)生包辛格效應(yīng)時，屈服強度的變化量。包辛格效應(yīng)在管線鋼上的具體表現(xiàn)為管線鋼制成鋼管后屈服強度下降，隨鋼級、規(guī)格和制管工藝不同包辛格效應(yīng)值可達(dá)l(Tl00MPa。只有準(zhǔn)確檢測出包辛格效應(yīng)值，才能對管線鋼進(jìn)行科學(xué)的質(zhì)量設(shè)計，保證鋼板和鋼管性能的雙合格，實現(xiàn)管道工程質(zhì)量的本質(zhì)安全。在目前的工業(yè)化生產(chǎn)中，包辛格效應(yīng)值的獲得有兩種方法，方法一:根據(jù)主觀經(jīng)驗預(yù)測特定鋼級和規(guī)格管線鋼的包辛格效應(yīng)值，缺乏科學(xué)性，實際操作中難免出現(xiàn)由于預(yù)測值不準(zhǔn)而造成質(zhì)量缺陷；方法二:將小批量產(chǎn)品發(fā)往鋼管廠進(jìn)行制管實驗，測量制管前后屈服強度的變化量從而獲得包辛格效應(yīng)值，其檢測成本15~20萬元人民幣/次，檢測周期5~10天/次，該方法缺乏經(jīng)濟(jì)性和時效性，實際意義不大。
[0005]表面裂紋敏感性是指高鋼級(3X70)管線鋼制成鋼管后外表面尤其是鋼板邊部裂紋的有無及其程度。高鋼級管線鋼因合金元素含量高、控制軋制溫度低，精軋階段容易造成鋼板邊部微裂紋，這種裂紋隱藏在表面氧化鐵皮下，很難被肉眼或表面檢測儀器發(fā)現(xiàn)，但往往在制管成型過程中的拉應(yīng)力作用下擴展并暴露，造成批量廢品和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。目前在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場還沒有專門檢測表面裂紋敏感性的方法及工具。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測管線鋼包辛格效應(yīng)值和裂紋敏感性的方法及多功能模具，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測管線鋼包辛格效應(yīng)值的方法，該方法利用多功能模具對粗加工的拉伸試樣和裂紋試樣同時進(jìn)行沖壓變形，對變形后的拉伸試樣進(jìn)行二次精加工，通過拉伸試驗檢測屈服強度Rpa2，檢測結(jié)果經(jīng)數(shù)學(xué)處理后得到包辛格效應(yīng)值；利用肉眼和放大鏡檢測試樣的裂紋程度，其操作步驟如下:
I)軋制出的成品鋼板經(jīng)8小時自然冷卻后，按技術(shù)協(xié)議的要求在規(guī)定板寬位置和方向取3組拉伸試樣，每組拉伸試樣在鋼板軋制方向上間隔0.5m且每組的2個拉伸試樣在鋼板上彼此相鄰，編號如下:第一組L1、L4，第二組L2、1^5，第三組1^3、1^6，試樣經(jīng)一次粗加工后尺寸為40mmX 400mmX厚度；在鋼板寬度方向的兩邊部分別切取I個裂紋試樣，將所述裂紋試樣經(jīng)一次粗加工后尺寸為40mmX400mmX厚度，沿長度方向平行于軋向，保留鋼板毛邊，傳動側(cè)試樣記為Cd、工作側(cè)試樣記為Cw。
[0009]2)將L4、L5、L6 3個拉伸試樣和2個裂紋試樣上表面朝下依次排開放入多功能模具的下模內(nèi)，
3)將多功能模具的上模安裝到壓力機動力軸上，并與下模對正；
4)啟動壓力機使上模緩慢下降，直到試樣彎曲至與下模底部完全貼合并保壓10分鐘；
5)啟動壓力機使上模緩慢上升離開下模；
6)取出下模內(nèi)的裂紋試樣，用肉眼和放大鏡觀察裂紋樣圓弧外側(cè)裂紋程度；
7)取出下模內(nèi)的拉伸試樣，將未沖型的3個編號為L1、L2、L3拉伸試樣和沖型的3個L4、L5、L6拉伸試樣二次精加工成6個圓棒狀拉伸試樣，備用；
8)對經(jīng)過步驟7處理得到的6個圓棒狀拉伸試樣分別進(jìn)行室溫拉伸試驗，檢測屈服強度值 Rpa2,分別記做 Rpa2 (LI)、Rpa2 (L2)、RpQ.2 (L3)、RpQ.2 (L4)Rp0.2 (L5)、Rpa2 (L6)，取ARpt1.2!_ Rp0.2 (LI)- Rp0.2 (L4)、ARptl.22- Rpa2 (L2) - Rpa2 (L5)、Δ Rp0.23- Rpci2 (L3)_Rp0.2 (L6)，取ARp0 2U ARpQ.22、ARp0 23中最大值作為鋼板的包辛格效應(yīng)值。
[0010]進(jìn)一步，上述方法中的多功能模具，該模具包括上模和下模，其中，上模包括滑塊、傳力軸和弧形沖頭；
所述下模的上端面設(shè)有與所述弧形沖頭配合使用的弧形槽口，所述弧形槽口的兩端分別設(shè)有限位墻，所述下模的兩端設(shè)有用于吊運所述下模的吊耳。
[0011]進(jìn)一步，所述沖頭的圓弧直徑、所述弧形槽口的圓弧直徑相等。
[0012]使用時上模沖頭的外弧直徑、下模凹槽的圓弧直徑和鋼板制成鋼管后的直徑三者相等，應(yīng)根據(jù)鋼管直徑選擇相應(yīng)的模具形狀參數(shù)。上模沖頭長度400mm、寬度250mm(尺寸公差:-2mnA)mm),下模槽口長度400_、寬度250mm (尺寸公差
本發(fā)明的有益效果是:1)利用多功能模具對3個拉伸試樣和2個裂紋試樣進(jìn)行一次性沖型，操作簡單可行、檢測速度快；2)板狀拉伸試樣經(jīng)二次精加工成圓棒狀拉伸試樣，避免了板狀拉伸試樣不平造成的檢測誤差；3)通過檢測屈服強度Rpa2獲得包辛格效應(yīng)值，避免了屈服強度Rta5造成的檢測誤差；4)檢測過程可在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行，檢測周期由5~10天縮短到12小時，檢測成本由15~20萬元人民幣降低到50元人民幣以內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種多功能模具工作狀態(tài)示意圖。
[0014]圖中:
1、上模，2、下模，1-1、滑塊，1-2、傳力軸，1-3、弧形沖頭，2-1、弧形沖槽，2-2、限位墻，2-3、吊耳。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明:
如圖1所示，是本發(fā)明一種多功能模具工作狀態(tài)示意圖，包括上模I和下模2，上模I由滑塊1-1、傳遞軸1-2和沖頭1-3組成，滑塊1-1與壓力機動力裝置上的槽口以卡口方式相連接，拆裝方便；傳遞軸1-2起傳遞動力的作用，與沖頭平滑連接，防止應(yīng)力集中產(chǎn)生疲勞裂紋；沖頭1-3的外弧直徑與鋼板制成鋼管的直徑相同，本發(fā)明中取鋼管直徑為1016mm。下模2的上端面設(shè)有弧形沖槽2-1、弧形沖槽2-1兩端設(shè)有限位墻2-1，下模2的兩端設(shè)有吊耳2-3，弧形沖槽2-1用于放置拉伸試樣和裂紋試樣，限位墻2-2用于限制試樣偏移，吊耳2-3用于吊運模具。
[0017]本發(fā)明一種在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測管線鋼包辛格效應(yīng)值和裂紋敏感性的方法及多功能模具，其特征在于利用多功能模具對3個拉伸試樣和2個裂紋試樣同時沖型，對沖型后的拉伸試樣進(jìn)行二次精加工，通過檢測屈服強度值Rpa2并經(jīng)數(shù)據(jù)經(jīng)處理后獲得包辛格效應(yīng)值，用肉眼結(jié)合放大鏡檢測裂紋敏感性。其操作步驟如下:
I)軋制出的成品鋼板經(jīng)8小時自然冷卻后，按技術(shù)協(xié)議的要求在規(guī)定板寬位置和方向取3組拉伸試樣，每組拉伸試樣在鋼板軋制方向上間隔0.5m且每組的2個拉伸試樣在鋼板上彼此相鄰，編號如下:第一組L1、L4，第二組L2、1^5，第三組1^3、1^6，試樣經(jīng)一次粗加工后尺寸為40mmX 400mmX厚度；在鋼板寬度方向的兩邊部分別切取I個裂紋試樣，試樣經(jīng)一次粗加工后尺寸為40mmX400mmX厚度，試樣長度方向平行于軋向，保留鋼板毛邊，傳動側(cè)試樣記為Cd、工作側(cè)試樣記為Cw。
[0018]2)將3個拉伸試樣和2個裂紋試樣依次排開放入多功能模具的下模沖槽-4內(nèi)，試樣的上表面朝下。
[0019]2)將多功能模具的上模通過滑塊-1安裝到壓力機動力軸上，并與下模對正。
[0020]4)啟動壓力機使上模緩慢下降，當(dāng)上模沖頭-1、試樣和下模沖槽-4完全貼合時沖頭停止下降并停在原位保壓10分鐘。
[0021]5)啟動壓力機使上模緩慢上升，直到完全離開下模。
[0022]6)取出下模沖槽-4內(nèi)的試樣，肉眼結(jié)合放大鏡觀察裂紋樣圓弧外側(cè)裂紋程度。
[0023]7)取出下模內(nèi)的拉伸試樣，將未沖型的3個拉伸試樣(編號L1、L2、L3)和沖型的3個拉伸試樣(L4、L5、L6) 二次精加工成6個圓棒狀拉伸試樣(編號不變)，圓棒直徑以接近于鋼板厚度為佳，圓棒平行段長度100mm,標(biāo)距50mm。
[0024]8)對6個圓棒試樣分別進(jìn)行室溫拉伸試驗，檢測屈服強度值Rpa2,分別記做Rpa2(LI)、Rp0.2 (L2)> Rp0 2 (L3)、Rp0.2 (L4) Rp0 2 (L5)> Rp0 2 (L6),取 ARpa2I= Rp0.2 (LI) - Rp0.2(L4)> ARp0 22= Rp0.2 (L2)- Rp0.2 (L5)、Δ Rp0.23= Rp0.2 (L3)_ Rp0.2 (L6),取 Δ Rp0.2l、Δ Rp0.22、ARp0.23中最大值作為鋼板的包辛格效應(yīng)值。
【權(quán)利要求】
1.一種在鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測管線鋼包辛格效應(yīng)值的方法，其特征在于，該方法利用多功能模具對粗加工的拉伸試樣和裂紋試樣同時進(jìn)行沖壓變形，對變形后的拉伸試樣進(jìn)行二次精加工，通過拉伸試驗檢測屈服強度Rpa2，檢測結(jié)果經(jīng)數(shù)學(xué)處理后得到包辛格效應(yīng)值；利用肉眼和放大鏡檢測試樣的裂紋程度，其操作步驟如下: 1)軋制出的成品鋼板經(jīng)8小時自然冷卻后，按技術(shù)協(xié)議的要求在規(guī)定板寬位置和方向取3組拉伸試樣，每組拉伸試樣在鋼板軋制方向上間隔0.5m且每組的2個拉伸試樣在鋼板上彼此相鄰，編號如下:第一組L1、L4，第二組L2、1^5，第三組1^3、1^6，試樣經(jīng)一次粗加工后尺寸為40mmX 400mmX厚度；在鋼板寬度方向的兩邊部分別切取I個裂紋試樣，將所述裂紋試樣經(jīng)一次粗加工后尺寸為40mmX400mmX厚度，沿長度方向平行于軋向，保留鋼板毛邊，傳動側(cè)試樣記為Cd、工作側(cè)試樣記為Cw; 2)將L4、L5、L63個拉伸試樣和2個裂紋試樣上表面朝下依次排開放入多功能模具的下模內(nèi)， 3)將多功能模具的上模安裝到壓力機動力軸上，并與下模對正； 4)啟動壓力機使上模緩慢下降，直到試樣彎曲至與下模底部完全貼合并保壓10分鐘； 5)啟動壓力機使上模緩慢上升離開下模； 6)取出下模內(nèi)的裂紋試樣，用肉眼和放大鏡觀察裂紋樣圓弧外側(cè)裂紋程度； 7)取出下模內(nèi)的拉伸試樣，將未沖型的3個編號為L1、L2、L3拉伸試樣和沖型的3個L4、L5、L6拉伸試樣二次精加工成6個圓棒狀拉伸試樣，備用； 8)對經(jīng)過步驟7處理得到的6個圓棒狀拉伸試樣分別進(jìn)行室溫拉伸試驗，檢測屈服強度值 Rpa2,分別記做 Rpa2 ( LI)、Rpa2 (L2)、RpQ.2 (L3)、RpQ.2 (L4)Rp0.2 (L5)、Rpa2 (L6)，取ARpt1.2!_ Rpt1.2 (LI)- Rp0.2 (L4)、ARptl.22- Rpa2 (L2) - Rpa2 (L5)、Δ Rp0.23- Rpci2 (L3)_Rpa2 (L6)，取ARp0 2U ARpQ.22、Δ Rp0 23中最大值作為鋼板的包辛格效應(yīng)值。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法中的多功能模具，其特征在于，該模具包括上模(I)和下模(2)，其中，上模(I)包括滑塊(1-1)、傳力軸(1-2)和弧形沖頭(1-3)； 所述下模(2)的上端面設(shè)有與所述弧形沖頭(1-3)配合使用的弧形沖槽(2-1)，所述弧形槽口的兩端分別設(shè)有限位墻(2-2)，所述下模的兩端設(shè)有用于調(diào)運所述模具的吊耳(2-3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多功能模具，其特征在于，所述沖頭(1-3)的圓弧直徑、所述弧形沖槽(2-1)的圓弧直徑相等。
【文檔編號】G01N3/00GK103528881SQ201310497601
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】文新理, 周樂育, 張朝磊, 蔣波, 劉雅政 申請人:北京科技大學(xué)