厚壁鋼管的力學(xué)性能

鋼材力學(xué)性能是保證厚壁鋼管終使用性能（機(jī)械性能）的重要指標(biāo) ，它取決于厚壁鋼管的化學(xué)成分和熱處理制度。在厚壁鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)不同的使用要求，規(guī)定了拉伸性能（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率）以及硬度、韌性指標(biāo)，還有用戶要求的高、低溫性能等。

①抗拉強(qiáng)度（σb）

試樣在拉伸過(guò)程中，在拉斷時(shí)所承受的力（Fb），除以試樣原橫截面積（So）所得的應(yīng)力（σ），稱為抗拉強(qiáng)度（σb），單位為N/mm2（MPa）。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的能力。

②屈服點(diǎn)（σs）

具有屈服現(xiàn)象的金屬材料，試樣在拉伸過(guò)程中力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力，稱屈服點(diǎn)。若力發(fā)生下降時(shí)，則應(yīng)區(qū)分上、下屈服點(diǎn)。屈服點(diǎn)的單位為N/mm2（MPa）。

上屈服點(diǎn)（σsu）：試樣發(fā)生屈服而力下降前的應(yīng)力； 下屈服點(diǎn)（σsl）：當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)，屈服階段中的應(yīng)力。

屈服點(diǎn)的計(jì)算公式為：

式中：Fs--試樣拉伸過(guò)程中屈服力（恒定），N（牛頓）So--試樣原始橫截面積，mm2。

③斷后伸長(zhǎng)率（σ）

在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其標(biāo)距所增加的長(zhǎng)度與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比，稱為伸長(zhǎng)率。以σ表示，單位為%。計(jì)算公式為：

式中：L1--試樣拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm； L0--試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度，mm。

④斷面收縮率（ψ）

在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比，稱為斷面收縮率。以ψ表示，單位為%。計(jì)算公式如下：

式中：S0--試樣原始橫截面積，mm2； S1--試樣拉斷后縮徑處的少橫截面積，mm2。

厚壁鋼管的質(zhì)量檢驗(yàn)方法

化學(xué)成分分析：化學(xué)分析法、儀器分析法（紅外C—S儀、直讀光譜儀、zcP等）。

①紅外C—S儀：分析鐵合金，煉鋼原材料，鋼鐵中的C、S元素。

②直讀光譜儀：塊狀試樣中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi

③N—0儀：氣體含量分析N、O

厚壁鋼管表面質(zhì)量檢查：

①人工肉眼檢查：照明條件、標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗(yàn)、標(biāo)識(shí)、厚壁鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)。

②無(wú)損探傷檢查。

厚壁鋼管的斷裂如何防止？

國(guó)內(nèi)厚壁鋼管一般是通過(guò)在金屬中增加合金的辦法來(lái)提高材料的性能，厚壁鋼管在冷拔后，均需要進(jìn)行去應(yīng)力退火，消除材料的殘余應(yīng)力，改善材料的組織，提高材料的塑性，從而達(dá)到防止厚壁鋼管斷裂失效發(fā)生的目的。

目前，我國(guó)厚壁鋼管的材質(zhì)均為普通45#或20#鋼27SiMn鋼，通過(guò)冷拔變形使金屬?gòu)?qiáng)度提高；可是，它是以犧牲金屬的塑性、韌性為代價(jià)的。高精度冷拔厚壁鋼管是以它的高尺寸精度和高強(qiáng)度性能而立足于市場(chǎng)的，它必須要保證變形量在一定的范圍之內(nèi)，才能大限度地發(fā)揮材料的性能，減少對(duì)材料的不利影響。

厚壁鋼管變形太小，不能達(dá)到表面光潔度與尺寸精度的要求，也無(wú)法達(dá)到構(gòu)件的強(qiáng)度指標(biāo)；變形太大，厚壁鋼管的塑性、韌性降低過(guò)多，而且，晶粒被拉得過(guò)分細(xì)長(zhǎng)，形成了纖維組織，金屬會(huì)具有明顯的各向異性。冷拔厚壁鋼管的軸向，平行于晶粒的拉長(zhǎng)方向，強(qiáng)度升高；冷拔厚壁鋼管的徑向，垂直于晶粒的拉長(zhǎng)方向，強(qiáng)度反而降低，而液壓油缸的應(yīng)力正存在于厚壁鋼管的徑向上，所以，變形太大對(duì)充分發(fā)揮冷拔管的性能不利。