[发明专利]一种钢管落锤撕裂试验异常断口评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高钢级管线钢和钢管落锤撕裂试验断口评价方法，特别是提出了异常断口的评价方法，用于高钢级管线钢和钢管的质量控制与验收评价。

背景技术

为了改善Charpy冲击试验评价材料韧性及韧脆转化趋势的局限性，国际上发展了用全壁厚落锤撕裂试验(DWTT)进行材料韧性及韧脆转化趋势的方法。并建立了管线钢和船板落锤撕裂试验方法标准，在其质量控制和验收评价中得到了广泛应用。

但是，随着高强度管线钢的发展和应用，DWTT实验中经常出现异常断口问题。所谓异常脆性断口，就是试样在缺口根部以韧性起裂，在随后的断裂扩展中，断裂的形式由韧性转变为脆性的一种断口形式，且这种脆性区常集中出现在断口的锤击侧及附近区域。

API RP 5L3规定，当DWTT出现异常脆性断口，试样应判为无效，复验时，可选择采用人字形缺口(Chevron Notch)试样。但是，复验中人字形缺口试样依然不能完全避免异常脆性断口的反复出现，标准对此也没有进一步的描述和规定，这就给高强度、高韧性管线钢实际生产中的检验、评判造成一定的困难。近年来，随着高强度高韧性管线钢的广泛应用，在DWTT异常脆性断口的产生、影响因素和评判方法等方面，开展了一些研究工作。但到目前为止，仍没有公认和可靠的判定准则。

随着我国重大管线建设的进行，高钢级大口径高压输气管线钢和钢管的钢级和璧厚逐渐增加，DWTT异常断口更是频繁出现。对DWTT异常脆性断口进行深入研究，合理评判异常断口、准确反映材料的韧脆性断裂行为，对高钢级管线钢的发展应用，特别是保证管线的安全具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高钢级管线钢和钢管落锤撕裂试验异常断口评价方法，满足高钢级管线钢和钢管质量控制与验收评价需要，推动高钢级管线钢和钢管的发展应用。

在大量落锤撕裂试验断口搜集、统计、整理和分析的基础上，对落锤撕裂试验断口进行分类。同时，综合分析研究了影响异常断口产生的原因：实验过程中锤头对试样大能量的撞击使材料在锤击侧附近于断裂扩展到达之前经受大的塑性变形及应力状态的变化，引起应变硬化，使材料变脆，改变了锤击侧区域断裂的断口特征。异常脆性的形成是落锤试验载荷性质和材料品质综合作用的结果，前者为异常脆性断口的形成提供了外部条件，后者即材料的品质是试样形成异常脆性的内部原因，对异常断口的形成有决定性的作用。

本发明所述的一种钢管落锤撕裂试验断口评价方法，要点如下：

1.管线钢和钢管落锤撕裂试验断口分类：

1)根据起裂区的特征，分为正常断口和异常断口。

2)依据落锤撕裂试验宏观断口上裂纹起源及扩展的特征，将断口分为四大类：第一类断口，韧性起裂、韧性发展；第二类断口，韧性起裂、扩展中伴有脆性特征；第三类断口，脆性起裂、韧性和脆性混合扩展；第四类断口，脆性起裂、脆性发展。这四类断口反映了材料的韧性依次下降。

2.管线钢和钢管落锤撕裂试验异常断口分类：

(1)钢管落锤撕裂试验异常断口分类：

根据异常断口中脆性区的分布特征，将异常断口分为四种情况：第I种异常脆性断口，脆性区分布在锤击侧1个壁厚范围内；第II种异常脆性断口，脆性区在锤击侧，分布超出一个壁厚范围；第III种异常脆性断口，脆性区分布在断口韧带中部，从锤击侧算起超过断裂韧带的中线；第IV种异常脆性断口，脆性区出现的更早，距缺口的最近距离小于1个壁厚；

(2)钢管落锤撕裂试验异常断口的评判：

出现异常断口的试样，应作为有效试样，并按下述方法进行评定：

1)评判区域，将从缺口根部和锤击侧分别扣除一个壁厚，壁厚大于19mm的只扣除19mm，所剩区域定为断口的有效评判区；

脆性面积的大小，按有效评判区内的实际面积进行计算。

2)评判区域，将从缺口根部和锤击侧各扣一个壁厚，壁厚大于19mm的只扣除19mm，剩余面积为评判区域；

脆性面积的计算，在评判区域内，a)当孤立的脆性区分布不超过从锤击侧算起的25mm范围时，可忽略不计，超过时评判区域内的脆性区面积全部计算在内；b)其余脆性区按有效评判区内的实际面积进行计算。

3)评判区域，在锤击侧扣除1.5倍壁厚、缺口根部扣除5mm，剩余面积为评判区域；

脆性面积的计算，所有在评判区域内的脆性区均按实际面积计算，不连续的区域先独立计算，再累加。