一種快速檢測(cè)x70屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和表面硬度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種快速檢測(cè)X70屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和表面硬度的方法，屬板材性 能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] X70低碳貝氏體鋼屬于微合金化鋼，被廣泛應(yīng)用于國家的油氣管線鋪設(shè)等大型工 程建設(shè)中，具有極高的戰(zhàn)略價(jià)值。該鋼種的強(qiáng)化機(jī)理屬于沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，由于受到鋼 中化學(xué)成分以及乳制工藝因素的共同影響較大，導(dǎo)致該鋼種在生產(chǎn)后的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng) 度以及乳板表面硬度力學(xué)性能波動(dòng)較大，如：既使在相同化學(xué)成分的前提下，如果乳制參數(shù) 存在較大差異，則X70的相關(guān)力學(xué)性能也會(huì)有很大的不同。因此，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要經(jīng)常對(duì)X70 進(jìn)行大批量的力學(xué)性能檢測(cè)，從而及時(shí)掌握X70屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及乳板表面硬度的 變化趨勢(shì)，以便及時(shí)調(diào)整相關(guān)生產(chǎn)工藝。
[0003] 目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)X70屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及乳板表面硬度檢測(cè)的方法主要是物 理檢測(cè)方法，即：首先進(jìn)行X70現(xiàn)場(chǎng)取樣和機(jī)械加工，制成合格的試樣，然后通過傳統(tǒng)的拉 伸試驗(yàn)機(jī)和洛氏硬度計(jì)設(shè)備檢測(cè)出X70的上述力學(xué)性能指標(biāo)。在試驗(yàn)操作過程中，為了消 除試驗(yàn)設(shè)備及人工操作誤差對(duì)X70屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及乳板表面硬度檢測(cè)結(jié)果的影 響，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，檢測(cè)人員往往會(huì)對(duì)來自于同一生產(chǎn)批次的X70試樣進(jìn)行2~3 次的重復(fù)檢驗(yàn)，并且要求：當(dāng)前后檢測(cè)中的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和乳板表面硬度結(jié)果的誤差 率絕對(duì)值不大于5%時(shí)，S卩：
U為檢 測(cè)結(jié)果的誤差率絕對(duì)值），則認(rèn)為該試驗(yàn)前后結(jié)果相一致，相關(guān)結(jié)果真實(shí)可信，具備指導(dǎo)現(xiàn) 場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)的能力。
[0004] 物理檢測(cè)方法盡管能夠較為準(zhǔn)確的檢測(cè)出X70的相關(guān)物理性能，但是檢測(cè)過程較 為復(fù)雜，檢測(cè)周期長，且成本較高，無法及時(shí)有效的對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供反饋。另外，該方法還存 在著指導(dǎo)性較差的問題，無法根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行有效的調(diào)整。
[0005] 為此，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)X70的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及乳板表面硬 度的檢測(cè)。其主要設(shè)計(jì)思想是根據(jù)X70中的化學(xué)成分以及乳鋼工藝，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接 得到該鋼種的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及乳板表面硬度指標(biāo)，更進(jìn)一步講，這種方法又分為直 接預(yù)報(bào)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練預(yù)報(bào)兩種方式：直接預(yù)報(bào)方式的設(shè)計(jì)思想比較簡(jiǎn)單，它主要考慮了 鋼中的化學(xué)成分以及以鋼中晶粒度等級(jí)、終乳溫度、層流冷卻速度為主體的每一個(gè)乳鋼參 數(shù)單獨(dú)對(duì)鋼種相關(guān)力學(xué)性能的影響，而沒有考慮到這些乳鋼參數(shù)之間的交互性作用，即：上 述任意兩種參數(shù)的共同作用（這種共同作用在數(shù)學(xué)模型的運(yùn)算中表示為相乘的關(guān)系）對(duì)鋼 種相關(guān)力學(xué)性能的影響，因此，盡管該方法能夠快速得到X70相關(guān)力學(xué)性能，且在一定程度 上揭示出相關(guān)因素對(duì)X70性能的影響，但由于沒有考慮到相關(guān)因素之間的交互性作用，因 此計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的誤差率絕對(duì)值遠(yuǎn)大5%，二者不一致，因此該方法不具備指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng) 生產(chǎn)的能力。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練預(yù)報(bào)方式需要大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)參與模型的訓(xùn)練，在生產(chǎn)數(shù)據(jù)穩(wěn) 定的前提下，能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)出X70的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及乳板表面硬度指標(biāo)，其 計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的誤差率絕對(duì)值能夠不大于5% ;但在生產(chǎn)數(shù)據(jù)存在較大波動(dòng)的前提 下，模型預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性容易受到較大的干擾，導(dǎo)致模型在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用效果大打折扣；此 外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型屬于黑箱模型，即：技術(shù)人員無法得知模型的構(gòu)成和各種因素對(duì)X70屈服 強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、乳板表面硬度的影響，因此無法利用該種模型優(yōu)化X70的生產(chǎn)工藝。
[0006] 因此，開發(fā)出一種既能夠快速檢測(cè)出X70鋼板的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和表面硬度， 且相關(guān)結(jié)果又能夠較好的與物理檢測(cè)方法所獲得的結(jié)果相一致，從而具備指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)意 義的方法，對(duì)于工藝技術(shù)人員開展X70生產(chǎn)工藝研究、優(yōu)化而言，是十分有幫助的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種快速檢測(cè)X70屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和表面 硬度的方法，該方法充分考慮鋼中重要化學(xué)成分與終乳溫度、水冷過程中的平均冷卻速度 和實(shí)施乳制工藝后的鋼中晶粒度等級(jí)之間的交互性作用對(duì)X70屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和表面 硬度的影響，通過前期的D0E試驗(yàn)建立性能檢測(cè)模型，將相關(guān)參數(shù)輸入到性能檢測(cè)模型中 進(jìn)行計(jì)算，能夠快速、精確得出X70的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及乳板表面的洛氏硬度。
[0008] 解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：
[0009] -種快速檢測(cè)X70屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和表面硬度的方法，包括如下步驟：
[0010] (1)測(cè)定X70中的（：、31、1111、？、3、0、他、￥、11元素的質(zhì)量百分含量；
[0011] (2)對(duì)乳制后的X70內(nèi)部晶粒度進(jìn)行等級(jí)評(píng)定；
[0012] (3)通過D0E試驗(yàn)建立X70屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和表面硬度性能檢測(cè)模型，屈服強(qiáng) it： 〇 s= 16877. 90+4887. 36 *C-1742. 49 *Si-1063. 97 *Mn+27395. 70 *P+143255. 00 *S+4071. 52 *Cr-4849. 06 *Nb+8362. 40 *Ti+20008. 00 *V-1029. 34 *G-20. 55 *T+37. 80 ?u+2414. 58*C*Si+ 1229.17 ?(： ?Mri3680.60 ?(： ?FiKMn?⑴C.S+125d25C<1+1339& 80C?MdOKi30C?Ti-1291fi70CW+S21 ? C*G-9. 95*C*T+14. 43*C?u+98. 75*Si*Mn-3416. 67*Si*P-29625. 00*Si*S+4. 36*Si*Cr+3 16& 75*Si ⑴.Ti-2350.⑴*Si*V+2Z10*Si*G+1.39*Si?T+0.09 ?u484a75 他?Fi5687.50 他*S +172. 50*Mn*Cr-2625. 00*Mn*Nb-3206. 25*Mn*Ti-2743. 75*Mn*V+14. 13*Mn*G+1. 51*Mn?T+l. 19 ?u480729Z⑴*P.S-6645 83*P?Mm30*P*^76562 50*P.Ti+2260120*P?V-115 97*P*G-15 96*P ?T-16. 77*P?u-28125. 00*S*Cr-260000. 00*S*Nb+206875. 00*S*Ti-121875. 00*S*V-1116. 67?S*G-80. 78*S*T-187. 50*S?u+2431. 25*Cr*Nb-2362. 50*Cr*Ti-3125. 00*Cr*V-7. 73*Cr*G-5-.01*Cr*T+1. 44*Cr?u+131. 04*Nb*G+7. 38*Nb*T+21. 78*Nb?u-108. 33*Ti*G-〇. 89*Ti*T-1 9. 44*Ti?u-96. 67*V*G-14. 61*V*T-17. 19*V?u+1. 23*G*T+0. 036*G?u-〇. 049*T?u
[0013] 式中：〇 3為X70的屈服強(qiáng)度，單位：MPa;C、Si、Mn、P、S、Cr、Nb、Ti、V分別表示為 X70中的碳元素、硅元素、錳元素、磷元素、硫元素、鉻元素、鈮元素、鈦元素、釩元素的質(zhì)量百 分含量，單位：％ ;G為X70內(nèi)部的晶粒度等級(jí)；T為X70終乳溫度，單位：°C;u為X70在 終乳階段后、卷取階段前這一時(shí)間段內(nèi)的平均冷卻速度（簡(jiǎn)稱：平均冷速），單位：°C/s。
[0014] 抗拉強(qiáng)度：〇 b= 21680. 80+4775. 14 .C-2436. 82 .Si-mi. 84 .Mn+32665. 30 .P+l 77263. 00 .S+4430.11 .〇~6680.00 .Nb+10851. 20 .Ti+23915. 00 .V-1306.69 .G-26. 23 .T+41. 84 ?u+2785.42 ?C*Si+1506. 25*C*Mn-17222. 20*C*P-134583. 00*C*S+1331. 25*C*Cr+16166. 70*C*Nb-11125. 00*C*Ti-15562. 50*C*V+34. 31*C*G-10. 61*C*T+16. 05*C?u+136. 25*Si*Mn-4406. 25*Si*P- 36562.50 *Si *S+23.75 *Si *0+381& 75 *Si *NH55a 25 *Si *Ti-2962.50 *Si *V+24 48 *Si -G+Z 34 *Si *T+Q 87 *Si ? u -7 031. 25 *Mn *P-20187. 50 *Mn *S+226. 25 *Mn *Cr-2693. 75 *Mn *Nb-3943. 75 *Mn *Ti-3400. 00 *M n ?V+lfi 09 *G+1.82 *T+1. $ ? u也47917.⑴*P 6-8072 92 *P 30 *P ?他例375⑴*P ?Ti+301M 20 ? P *V-148. 61 *P *G-18. 57 *P *T-21. 93 *P ?u-35312. 50 *S *Cr-313750. 00 *S *Nb+268750. 00 ? S *11-179375⑴*S ?V-135& 33 *S .GI34 *S ?丁-卻.06 *S ? u +3031.25 ?0 ?Mr~289：i 75 ?0 ?Ti-aSOO.⑴Cr *V-d 44 ?Cr *G-5. 54 *Cr *T+1. 47 *Cr ? u +157. 92 *Nb *G+8. 95 *Nb *T+26. 09 *Nb ? u -132. 50 *Ti *G-1. 89 *T i *T-22. 97 *T