Удлиненность стальной трубы: ключевой показатель для измерения прочности и безопасности
Дата:2025-07-07
При производстве, испытании и применении стальных труб удлинение всегда является важным параметром механических характеристик. Он интуитивно отражает способность стальных труб подвергаться пластической деформации перед разрушением и является одним из основных показателей для оценки прочности материала, производительности обработки и безопасности обслуживания.
1. Относительное удлинение: определение и основное значение
Относительное удлинение относится к проценту пластикового удлинения калибровочной части стандартного образца стальной трубы после того, как он сломается при испытании на растяжение до исходной длины датчика. Формула расчета это:
Текст
Δ = [(L1-L₀) / L₀] × 100%
(Где: δ удлинение; L₀ первоначальная длина датчика образца; L1 длина датчика образца после того как он сломан.)
Ключевая значимость заключается в:
Пластическая деформационная способность: чем выше удлинение, тем больше пластическая деформация, которую стальная труба может выдержать перед разрушением, а материал «мягче» и «жестче».
Обеспечение безопасности: Когда структура случайно перегружена, высокие материалы удлиненности могут поглотить энергию через значительную деформацию, предупреждения вопроса (как очевидный шеек), и избегают катастрофического хрупкого трещиноватости.
Формировать представление: Для стальных труб (как автомобильные трубы масла и трубы мебели) которым нужно быть согнутым, расширенным, служить фланцем и другой холодной обработкой, высокая удлиненность предпосылка для ровной обработки и никакой трескать.
Характеристика ударной вязкости: удлинение тесно связано с ударной вязкостью и является косвенным отражением способности материала противостоять распространению трещин.
2. Определение удлинения: стандарты и процессы
Определение удлиненности строго следовать международными или национальными стандартами (как ГБ/Т 228,1, ИСО 6892-1, АСТМ Э8/Э8М):
Выборка и подготовка образца: Отрежьте стандартные растяжимые образцы от определенного положения стальной трубы (обычно продольного направления тела трубы), сохраните первоначальную поверхность или обработайте ее в определенные форму и размер.
Маркировка длины датчика: точно отметьте исходную длину датчика L₀ на параллельном участке образца (обычно используемые пропорциональные длины датчика, такие как 5,65 √S₀, S₀-исходная площадь поперечного сечения).
Испытание на растяжение: Образец растягивается с постоянной скоростью на универсальной машине для испытаний материалов до тех пор, пока он не сломается.
Измерение сломанного приклада: осторожно прижмите два сломанных образца плотно друг к другу и измерьте длину манометра после сломанного L1.
Расчет: удлинение δ рассчитывается с использованием формулы. Длина датчика должна быть указана в результате отчета (например, δ5 представляет собой удлинение при длине датчика, в 5 раз превышающей диаметр или 5,65 √S₀).
3. Ключевые факторы, влияющие на удлинение стальных труб.
Химический состав: Основные элементы (C, Si, Mn, P, S) оказывают значительное влияние. Увеличение содержания углерода (С) обычно уменьшает удлинение; высокое содержание примесных элементов, таких как фосфор (Р) и сера (S), ухудшает пластичность. Элементы сплава, такие как Cr, Ni и Mo, должны оптимизировать соотношение для поддержания достаточного удлинения при одновременном повышении прочности.
Микроструктура: Чистые и однородные мелкозернистые структуры (такие как феррит) обычно имеют более высокое удлинение. Грубые зерна и чрезмерные твердые и хрупкие фазы (такие как грубый цементит, мартенсит и бейнит) уменьшат пластичность.
Производственный процесс:
Прокатка: температура горячей прокатки окончательной прокатки и количество деформации влияют на размер зерна и однородность микроструктуры.
Термическая обработка: отжиг, нормализация, закалка + отпуск и другие процессы являются ключевыми средствами контроля микроструктуры и оптимизации соответствия прочности и пластичности. Например, нормализуя обработка может обычно уточнить зерна и увеличить удлинение; по мере того как закаляя температура увеличивает, удлинение часто увеличивает соответственно.
Холодная деятельность: Хотя холодная прокатка и волочение в холодном состоянии могут увеличить прочность, они причинят твердеть работы и значительно уменьшат удлиненность. Отжиг часто требуется для восстановления пластичности позже.
Направление выборки: удлинение продольного (вдоль направления качения) образца обычно выше, чем удлинение поперечного (перпендикулярного направлению качения) из-за анизотропии.
Условия испытаний: температура (низкая температура уменьшает удлинение), скорость загрузки и т. Д.
4. Основная роль удлинения в стальных трубах
Обработка формуемости:
Гнуть: Трубы высокой удлиненности стальные не прональны к трескать на снаружи или сморщивать на внутренности согнутый.
Развальцовка/отбортывание: При развальцовке или отбортывании концов трубы достаточное удлинение является основой для обеспечения образования без трещин.
Холодное волочение/холодная прокатка: Сырцовая труба должна иметь хорошую пластичность для того чтобы выдержать последующую большую обработку деформации.
Структурная безопасность:
Сопротивление перегрузке: в структурах как здания, мосты, и трубы давления, высокое удлинение дает структуре способность перераспределить стресс через пластическую деформацию (а не мгновенное разрушение) под нагрузками сверх-дизайна, таким образом улучшая общую безопасность.
Сейсмические характеристики: при динамических нагрузках, таких как землетрясения, способность пластической деформации (высокое удлинение) материала имеет решающее значение для поглощения сейсмической энергии.
Избегите хрупкого трещиноватости: Особенно в зонах концентрации низкой температуры или стресса, достаточная удлиненность важная гарантия для сопротивляться ломкому трещиноватости низко-стресса.
Качественная основа суждения: Удлиненность обязательный деталь требования к механического свойства в стандартах на продукцию стальной трубы (как АПИ 5Л, ГБ/Т 8162, ГБ/Т 3091, АСТМ А53/А106). Если он не достигнет нижнего предела стандарта, он будет оценен как дефектный продукт.
V. Примеры требований к удлинению в типичных сценариях применения
Трубы котлов высокого давления/трубы для нефтяного крекинга (такие как ASTM A106 Gr.B, GB 5310): требуют более высокого удлинения (обычно δ₅ ≥ 30%) для обеспечения хорошего сопротивления ползучести и безопасности при высокой температуре и высоком давлении.
Бесшовные стальные трубы для конструкций (например, GB/T 8162): δ5 ≥ 24%, для обеспечения несущей конструкции и сейсмической пластичности.
Сварные стальные трубы для транспортировки жидкости (например, GB/T 3091): δ 5 ≥ 20-23%, для обеспечения общей безопасности обработки и обслуживания.
Труба строительных лесов (например, GB/T 13793): δ5 ≥ 14%, соответствует основной пластичности и запасу прочности.
Прецизионные стальные трубы для глубокой обработки (например, гидравлические цилиндры): Требование к удлинению чрезвычайно высоко (δ 5 часто требуется ≥ 35% или даже выше), чтобы обеспечить плавный ход сложной холодной обработки (например, высокомощного прядения).
