無縫鋼管，精密鋼管，焊接鋼管，其它鋼管，等等鋼管 在生產(chǎn)完交貨前 為了檢驗(yàn)鋼管的性能能否符合客戶的要求，都要進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。今天我們就來聊聊鋼管的拉伸試驗(yàn)。

鋼管拉伸試驗(yàn)機(jī)根據(jù)GBT228.1-2010金屬材料拉伸試驗(yàn)機(jī)、GBT 7314-2005 金屬材料 室溫壓縮試驗(yàn)機(jī)、GBT 232-2010 金屬材料 彎曲試驗(yàn)機(jī)，適用于無縫鋼管、銅管、鋁管、不銹鋼管、棒材、板材等靜態(tài)物理力學(xué)性能測試分析研究，也可根據(jù)GB、ISO、JIS、ASTM、DIN、JG、JT、YB、QB、YD、YY、QC、SY、SL、BB、HG等國際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和提供數(shù)據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品選配不同附具后可進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

在說明鋼管拉伸試驗(yàn)前，各位常州精密鋼管博客的朋友們，我想先給大家聊聊拉伸試驗(yàn)的注意點(diǎn)：

【1】金屬拉伸試樣幾何因素對(duì)拉伸性能的影響

眾所周知，試樣的幾何因素是個(gè)重要因素。但各企業(yè)對(duì)拉伸試驗(yàn)的幾何尺寸，形狀等的規(guī)定卻存在差別，因此有必要對(duì)此進(jìn)行探討，便于各生產(chǎn)單位和使用單位之間的相互了解。本文對(duì)試樣的形狀變化、寬度變化、不同平行長度對(duì)拉伸試驗(yàn)性能的影響進(jìn)行了討論；同時(shí)用光彈方法研究了板狀樣過渡圓弧半徑及試樣夾持部位等因素對(duì)拉伸試驗(yàn)結(jié)果的影響。 
一、試驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)條件 
　　試驗(yàn)材料分別為薄板08Al、08F；中厚板X60、A3鋼。均經(jīng)化學(xué)成分檢驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，加工試樣精度符合GB 6397-86 金屬拉伸試驗(yàn)試樣標(biāo)準(zhǔn)， 要求拉伸試驗(yàn)在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。十字頭速度恒定為10mm/min；引伸計(jì)符合ASTM E83C級(jí)要求；標(biāo)距劃線機(jī)線間長度誤差小于0.1mm；光彈試驗(yàn)在光彈議上進(jìn)行。 
二、試驗(yàn)結(jié)果和討論 
　1.試樣對(duì)拉伸性能的影響 
　　按照GB/T228-2010 金屬拉伸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，中厚板既可取保留原表面的板狀試樣，也可制成棒狀試樣測試?yán)煨阅?。為表明二者是否存在差異，我們將X60(8mm厚)和A3(10mm厚)鋼板分別制成帶頭板狀樣和直徑為5mm的棒狀試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用短比例試樣。 
　　結(jié)果表明：兩種形狀的試驗(yàn)結(jié)果是有差異的。棒狀試樣的應(yīng)力σ5較板狀試樣高得多。我們認(rèn)為原因在于；棒狀試樣經(jīng)加工，表面光滑，缺陷少；而板狀試樣兩表面均為直接軋制面，表面缺陷相對(duì)多一些。另外，兩種試樣在拉伸時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)也有差異。棒狀試樣的派生應(yīng)力σ2=σ3，ε2=ε3，四周縮變均勻，而板狀試樣σ2≠σ3，ε2≠ε3，也造成的試驗(yàn)的結(jié)果不同。 
　2.試樣寬度對(duì)拉伸結(jié)果的影響 
　　板狀拉伸試樣的寬度，在其他因素相同的情況下，寬度保準(zhǔn)也大不相同。為明確試樣寬度對(duì)拉伸機(jī)械性能的影響。我們分別取08Al冷軋板和08F熱軋板進(jìn)行比較研究。 
　　試樣基本尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)要求，固定其他尺寸，變化試樣寬度。 
　　結(jié)果表明：在固定標(biāo)距的情況下，隨試樣寬度增加，σ0.2或(σs)和σb有下降趨勢。我們認(rèn)為：其原因在于隨著試樣寬度的增加，派生應(yīng)力σ2增加，試樣由單向拉伸逐漸轉(zhuǎn)向平面應(yīng)力狀態(tài)，從而使參加流變的材料逐漸增多之故。 
　3.平行長度對(duì)板狀試樣拉伸性能的影響 
　　一般都認(rèn)為：平行試樣長度越長，材料變形越均勻，伸長率就越大。但在實(shí)際工作中得出的結(jié)論卻并非完全如此。同時(shí)平行長度的增大引起試樣重量的增加，對(duì)材料也是一種浪費(fèi)，因而需要明確一個(gè)范圍，在不同國家的標(biāo)準(zhǔn)中，我們同樣發(fā)現(xiàn)平行長度有差異，如有l(wèi)0+b/2, l0+b, l0+2b, (b為試樣的寬度)。為進(jìn)一步明確平行長度對(duì)拉伸試樣機(jī)械性能的影響，我們用08Al冷軋板研究了這一問題。 
　　試樣尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)要求，固定其他尺寸，變化試樣平行長度。 
　　結(jié)果表明：平行長度的變化對(duì)σ0.2和σb無顯著影響，但卻明顯影響伸長率。我們認(rèn)為：這主要是強(qiáng)度指標(biāo)僅取決于試樣上最小截面上所承受的應(yīng)力，對(duì)厚度相同的材料來說，在標(biāo)距內(nèi)寬度一樣時(shí)，強(qiáng)度指標(biāo)也應(yīng)相同，但伸長率則不同。在本試驗(yàn)中，平行長度達(dá)到一定值后，伸長率值則趨于穩(wěn)定且略有下降。我們認(rèn)為：其原因主要在于平行長度增加到一定值后，試驗(yàn)夾具和過渡圓弧不在影響標(biāo)距部分的變形，失穩(wěn)點(diǎn)既可出現(xiàn)在標(biāo)內(nèi)，也可出現(xiàn)在標(biāo)外。平行長度越長試樣斷在中部的幾率也越小，伸長率值也就越分散。這一點(diǎn)從平行長度為110mm時(shí)測值分散度明顯增大可以證明，也就是說平行長度應(yīng)有一最佳范圍。 
　4.光測彈性力學(xué)試驗(yàn)及結(jié)果分析 
　　為了直觀定性地研究板狀試樣過渡圓弧半徑及試樣夾持部位對(duì)拉伸試驗(yàn)機(jī)械性能的影響，尋找合理的平行長度范圍，我們進(jìn)行了光彈試驗(yàn)，試樣經(jīng)手工加工，試樣尺寸符合要求。為了消除加工應(yīng)力，對(duì)試樣進(jìn)行了退火處理。試驗(yàn)結(jié)果可以看出平行長度的確定與過渡圓弧半徑R的大小有著密切的關(guān)系，過渡圓弧半徑R對(duì)板狀試樣的應(yīng)力分布有明顯影響，為保證平行區(qū)變形均勻，R值應(yīng)大于或等于30mm。當(dāng)取R≥30mm時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002要求，平行試樣長度取l0+b0/2是適宜的。在拉伸試驗(yàn)中，在保證試樣不滑落的情況下，試樣的夾持部位應(yīng)該盡可能的遠(yuǎn)離過渡圓弧。 
三、結(jié)論 
　綜合上述試驗(yàn)結(jié)果和分析，可以得出以下結(jié)論： 
　　1.中厚板取板狀試樣所測的試驗(yàn)值有差異，鑒于不少標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此未做明確的規(guī)定，此問題應(yīng)該引起重視。 
　　2.試樣寬度對(duì)拉伸性能有影響，檢驗(yàn)分析時(shí)應(yīng)注意。 
　　3.平行長度的變化對(duì)應(yīng)力值影響不大，但顯著影響伸長率。當(dāng)試樣長度變化時(shí)，伸長率會(huì)有一最大值。 
　　4.過渡圓弧半徑R對(duì)板狀試樣的應(yīng)力分布有明顯影響，為保證平行區(qū)變形均勻，R值應(yīng)大于或等于30mm。 
　　5.當(dāng)取R≥30mm時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002要求，平行試樣長度取l0+b0/2是適宜的。 
　　6.在拉伸試驗(yàn)中，在保證試樣不滑落的情況下，試樣的夾持部位應(yīng)該盡可能的遠(yuǎn)離過渡圓弧。 
　　 

【2】如何精確測量ASTM標(biāo)準(zhǔn)圓形拉伸試樣錐度？

對(duì)于中小口徑的鋼管 拉伸機(jī)可以夾的，一搬采用整管拉伸，對(duì)于口徑大的鋼管 我們一搬采用切片的方法進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，切片如下圖：

拉伸試驗(yàn)的方法一定是按照產(chǎn)品類型而決定，在有效長度內(nèi)，小直徑鋼管、薄壁鋼管試樣末端被壓扁，然后進(jìn)行拉伸；大直徑鋼管在夾持部分塞入塞頭，以免鋼管在測試過程中被壓扁，采用大型鋼管的標(biāo)準(zhǔn)化試樣，直接從鋼管壁上制取，試樣(縱向取樣)可能顯示的測試結(jié)果包含鋼管半徑曲線的影響是可能的，對(duì)于可靠性、在失效之前 - 這中帶弧形試樣的測試應(yīng)采用合適的補(bǔ)償方式，可以將夾持部分壓平等。試驗(yàn)力從500 N至2500 kN的材料試驗(yàn)機(jī)，及合適的夾具工裝。

不銹鋼管的拉伸試驗(yàn)：

對(duì)于不銹鋼成品分析和拉伸試驗(yàn)的同一批不銹鋼管應(yīng)由任意同一爐鋼制造的具有相同尺寸和壁厚的不銹鋼鋼管組成，每一規(guī)格尺寸小于DN150的不銹鋼管，每批次不大于400根及其余數(shù)為一批；每一個(gè)規(guī)格尺寸大于等于DN150的不銹鋼管，每批次不大于200根及其余數(shù)為一批。對(duì)于彎曲試驗(yàn)，由一批不銹鋼管應(yīng)由任一批同一爐鋼制造的具有相同尺寸和壁厚的不銹鋼管組成，每一規(guī)格尺寸的不銹鋼管，每批次不大于400根及其余數(shù)為一批。對(duì)于壓扁試驗(yàn)，一批不銹鋼鋼管應(yīng)由同一爐制造的具有相同尺寸和壁厚的不銹鋼管組成；沒一個(gè)規(guī)格尺寸大于DN50但小于DN150的不銹鋼管，每批次不大于400根及其余數(shù)為一批；每一規(guī)格尺寸大于等于DN150的不銹鋼管，每批次不大于200根激情余數(shù)為一批。

  在不銹鋼管生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的拉伸試驗(yàn)要求，應(yīng)從每一批不銹鋼鋼管抽取一根做試驗(yàn)確定，對(duì)于小于等于DN50的不銹鋼管，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的彎曲試驗(yàn)應(yīng)從每一批不銹鋼管抽取一根做試驗(yàn)確定。用于標(biāo)準(zhǔn)要求的彎曲試驗(yàn)應(yīng)從每批不銹鋼管中抽取5%在一端上做出。當(dāng)一批不銹鋼管的數(shù)量較少時(shí)，至少應(yīng)對(duì)每一根鋼管進(jìn)行試驗(yàn)，若任一試驗(yàn)有機(jī)加工缺陷或產(chǎn)生裂紋，則應(yīng)予以報(bào)廢，且以另一根試樣作替換。

  若任一拉伸試樣的伸長率小于表中規(guī)定值，且其拉斷后的斷口距50mm的標(biāo)距間的中點(diǎn)大于19mm，即試驗(yàn)前在試樣表面的標(biāo)距范圍內(nèi)劃有劃線，則應(yīng)允許復(fù)式，若試樣由于內(nèi)表面或外表面的裂紋擴(kuò)展而斷裂時(shí)，則應(yīng)允許復(fù)式。對(duì)大于或等于DN200的鋼管拉伸試樣，可沿縱向也可沿橫向切制；對(duì)于小于DN200的不銹鋼管應(yīng)只用縱向試驗(yàn)。當(dāng)圓形拉伸試樣被用于壁厚大于25.4mm的不銹鋼管時(shí)，如此做試驗(yàn)用的試樣的縱向上的長度中距應(yīng)位于不銹鋼管的內(nèi)、外表面的中間位置。應(yīng)從不銹鋼鋼管中切下幾截作為第11節(jié)規(guī)定的彎曲試驗(yàn)試樣，以及壓扁試驗(yàn)試樣。壓扁試驗(yàn)試樣除用料頭制取者外，兩端應(yīng)平整且無毛刺。

鋼管拉伸試驗(yàn)首要有以下步調(diào)：

（一）用刻線機(jī)在原始標(biāo)距規(guī)模內(nèi)刻劃圓周線，將標(biāo)距內(nèi)分為等長的10格。用游標(biāo)卡尺在試件原始標(biāo)距內(nèi)的兩頭及中心處兩個(gè)彼此垂直的標(biāo)的目的上各測一次直徑，取其算術(shù)平均值作為該處截面的直徑，然后選用三處截面直徑的最小值來計(jì)較試件的原始截面面積；

（二）按照管的拉伸強(qiáng)度和原始標(biāo)本截面積估量的最高負(fù)荷，設(shè)置裝備擺設(shè)響應(yīng)的擺錘，選擇合適的測力度盤；

（三）起頭試機(jī)，使表上升約10mm，為了消弭重量板凳系統(tǒng)的影響。倡議旨在調(diào)整指針為零，自動(dòng)驅(qū)動(dòng)的指針和指針挨近，調(diào)整主動(dòng)畫圖設(shè)備；

（四）先將鋼管樣品裝夾在上夾頭內(nèi)，再將下夾頭移動(dòng)到合適的夾持位置，最后夾緊試件下端；

（五）開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，預(yù)加少量載荷（載荷對(duì)應(yīng)的應(yīng)力不克不及跨越鋼管材料的比例極限），然后卸載到零，以查抄試驗(yàn)機(jī)工作是否正常；

（六）啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，加載遲緩而平均地扭轉(zhuǎn)細(xì)心不雅察指針和籌謀力測量畫圖設(shè)備的圖形。注重捕捉的屈就載荷值，計(jì)較其屈就點(diǎn)應(yīng)力的記實(shí)。在屈就階段，加載速度可以更快。將達(dá)到最高，遵守“縮頸”的現(xiàn)象。試樣斷裂當(dāng)即遏制，記實(shí)的最大負(fù)荷值；

（七）取下鋼管拉伸標(biāo)本、記實(shí)紙；

（八）用游標(biāo)卡尺測量斷后標(biāo)距及縮頸處最小直徑。

鋼管拉伸完效果如下圖：

此圖為實(shí)心圓鋼拉伸效果，鋼管的拉伸效果類似。

以上文字根據(jù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容改寫，語言組織上面有點(diǎn)紊亂，但是大體能說明意思，希望讀者不要太在意。謝謝您的理解。

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