La prueba de flexión de tubos de acero es una prueba de propiedad mecánica fundamental utilizada para evaluar la capacidad de deformación plástica y la integridad superficial/interna de tubos de acero bajo cargas de flexión. No mide directamente los indicadores de resistencia (como la resistencia a la tracción), sino que se centra en verificar la ductilidad y la calidad de la mano de obra del material. Es uno de los elementos clave de inspección en la producción y aceptación de tubos de acero.
I. Propósito y significado de la prueba
** Verificación de la capacidad de deformación plástica: ** Evaluación de la capacidad de una tubería de acero para someterse a flexión permanente bajo fuerza externa sin agrietarse o fracturarse. Esto es crucial para las tuberías de acero que requieren procesamiento posterior (como flexión en frío, quema) o aquellas que pueden soportar cargas de flexión durante el servicio.
** Defectos reveladores de material: ** Expone defectos de superficie o cerca de la superficie que pueden existir en la tubería de acero durante los procesos de fundición, laminación o soldadura, como grietas, inclusiones, pliegues y penetración incompleta. Estos defectos se propagarán y manifestarán prematuramente en los puntos de concentración de tensión de flexión.
** Evaluación de la calidad de la unión soldada: ** Para tuberías de acero soldadas (como tuberías soldadas de costura recta y tuberías soldadas en espiral), la prueba de flexión es un medio importante para verificar el rendimiento de unión entre la soldadura y el material base, la dureza de la soldadura y la presencia de defectos de soldadura (como porosidad, inclusiones de escoria y grietas. Estándares de aceptación y control de calidad: Como requisitos obligatorios o acordados de numerosos estándares de productos nacionales e internacionales (como API, ASTM, GB, EN, JIS), estos estándares son el núcleo de la inspección de fábrica de los fabricantes y la aceptación del usuario.
II. Estándares de prueba principales
Las pruebas deben cumplir con estándares específicos internacionales, nacionales o de la industria. Estas normas especifican parámetros clave como las dimensiones de la muestra, el ángulo de plegado, el diámetro del indentador (mandril) y la velocidad. Las normas comunes incluyen:
Pruebas generales de materiales: ASTM E190 (flexión guiada), ASTM E290, ISO 7438, GB/T 244 (materiales metálicos-método de prueba de flexión).
Estándares de productos de tubos de acero: API 5L (tubería de línea), ASTM A53/A106 (tubos de acero al carbono para transporte estructural y de fluidos), GB/T 3091 (tubos de acero soldados para transporte de fluidos a baja presión), EN 10219 (tubos de acero soldados en frío para uso estructural).
III. Clasificación de los métodos de ensayo
Según el tipo de tubería de acero (sin costura/soldada) y el enfoque de la inspección, las pruebas se dividen principalmente en los siguientes dos tipos:
Prueba de aplanamiento:
Objetos aplicables: Utilizado principalmente para tubos de acero soldados, especialmente tubos soldados de pequeño diámetro.
Descripción del método: Se corta una longitud especificada de espécimen de anillo de tubo de la tubería de acero. En una máquina de prueba de presión o máquina de prueba universal, se aplana a una distancia especificada (H) entre dos placas de presión paralelas en una dirección perpendicular al eje de la tubería.
Interpretación del resultado: La prueba verifica defectos como grietas, fisuras o unión de soldadura incompleta en el área de soldadura y el material base bajo deformación por presión. La distancia de aplanamiento H generalmente está relacionada con el grosor de la pared y el diámetro exterior de la tubería de acero.
Prueba de flexión:
Objetos aplicables: Adecuado para todo tipo de tubos de acero, más comúnmente utilizado para evaluar la plasticidad del material base o muestras de placa/tira preparadas.
Formas del espécimen:
Doblado de sección completa: Para tuberías de diámetro pequeño y paredes delgadas, una sección de la tubería se puede doblar directamente.
Flexión del espécimen de la tira: Más común. Las muestras de tiras con secciones transversales rectangulares se cortan de la tubería de acero axial o transversalmente (el ancho es típicamente 1.5-2 veces el grosor de la pared de la tubería, y la longitud cumple con los requisitos del dispositivo de doblado).
Tipos de flexión:
Flexión guiada: utilizando un troquel ranurado, la muestra se guía para producir una deformación uniforme con un radio de flexión específico.
Flexión de tres puntos: la muestra se coloca sobre dos rodillos de soporte, con un cabezal de presión que aplica presión hacia abajo en el medio para doblarla. El diámetro del mandril (D) es el parámetro del núcleo, generalmente expresado como un múltiplo del espesor de la muestra (a) (por ejemplo, D = 3a).
Doblado envuelto: El espécimen se envuelve firmemente alrededor de un mandril de un diámetro especificado para probar su capacidad de soportar la deformación plástica severa.
IV. Procedimiento de prueba (tomando la prueba de flexión de tres puntos como ejemplo)
De acuerdo con los requisitos estándar, corte, procese y marque la muestra desde un lugar designado en la tubería de acero (por ejemplo, tome una muestra de soldadura a 90 ° o 180 ° de la soldadura, o una muestra de metal base del área de metal base). Quitar rebabas.
Ajuste del parámetro: Determine y fije el ángulo de doblez (generalmente 180 °), el diámetro del mandril (D), y apoye el espaciado según estándares o protocolos.
Instalación del equipo: Instale un mandril y rodillos de soporte de diámetro apropiado en una máquina de prueba universal o una máquina de prueba de flexión dedicada.
Pruebas:
Coloque la muestra suavemente en los dos soportes, asegurando que la fuerza de flexión actúe sobre el centro de la muestra.
Inicie la máquina de prueba, permitiendo que el mandril descienda a una velocidad uniforme, aplicando presión a la muestra para doblarla lentamente.
Continuar la carga hasta que se alcanza el ángulo de flexión especificado (por ejemplo, 180 °, es decir, la muestra se dobla en forma de "U").
Descarga y observación: Retire la carga y retire cuidadosamente la muestra doblada.
V. Evaluación de resultados y juicio
Los resultados de las pruebas son principalmente evaluaciones cualitativas, no resultados numéricos.
Inspección visual: Inspeccione cuidadosamente el lado exterior de la muestra doblada (el lado bajo tensión de tracción) a simple vista o una lupa no más de 5x, especialmente el área de soldadura, la zona afectada por el calor y el material base.
Criterios de aceptación:
Paso: Después de doblar, no aparecen grietas, fisuras o defectos de soldadura en la superficie de tracción de la muestra. Las grietas individuales de cierta longitud y profundidad, causadas por defectos menores en el borde de la muestra, son permisibles (las normas generalmente especifican valores permisibles).
Fail: Aparecen grietas obvias, delaminación o grietas de soldadura en la superficie de tracción, que exceden el rango estándar permitido. Esto indica una ductilidad insuficiente de la tubería de acero o la presencia de defectos internos.
Registros e informes: Registre los parámetros de la prueba (diámetro del mandril, ángulo de flexión), información de la muestra y cualquier defecto observado. Informe la sentencia definitiva.
VI. Áreas de aplicación
Oleoductos y gasoductos: Asegúrese de que las tuberías tengan suficiente capacidad de deformación bajo colocación, movimiento del suelo o impacto externo.
Estructuras de construcción: Asegúrese de que las tuberías de andamios y tuberías estructurales sean seguras y confiables bajo carga.
Fabricación mecánica: Verifique la idoneidad del procesamiento de las tuberías de acero utilizadas en la fabricación de componentes de carga, como ejes y marcos.
Recipientes a presión y calderas: Inspeccione la procesabilidad de las tuberías de acero relevantes durante la formación y el procesamiento.
Automotriz y aeroespacial: Las pruebas de flexión se llevan a cabo en tubos de acero de alta resistencia para evaluar su absorción de energía y resistencia al choque bajo un diseño ligero.
