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§1-2  脆性試驗(yàn)

脆性的判據(jù)：大口徑厚壁鋼管脆性試驗(yàn)的方法很多，但都是用帶缺口的試樣以求出其脆性轉(zhuǎn)變溫度，因此，用以評(píng)價(jià)試樣脆性的標(biāo)準(zhǔn)及決定轉(zhuǎn)變溫度的方法也很多。常用的幾種試驗(yàn)方法及其脆性判據(jù)，主要有吸收功、塑性、強(qiáng)度及斷口形貌。

（一）吸收功

在沖擊試驗(yàn)中，從沖擊機(jī)旋轉(zhuǎn)角度換算的沖擊吸收功；拉伸試驗(yàn)中，從載荷一伸長曲線包圍的面積計(jì)算的功，以及彎曲試驗(yàn)中載荷…撓度曲線包圍的面積計(jì)算的功，就是該試驗(yàn)的吸收功。對(duì)于吸收功的度量又有四種情況，即總吸收功B、達(dá)最大載荷的吸收功Ei、達(dá)最大載荷后的吸收：以及相對(duì)于某一較小的總吸收功如El2，如圖1-9所示，其中E =E1+E2。

（二）塑性它表示大口徑厚壁鋼管塑性的標(biāo)準(zhǔn)，有橫向收縮率、伸長率及彎曲試驗(yàn)時(shí)達(dá)最大載葡或斷裂時(shí)的彎曲角。其中橫向收縮率是指試樣斷裂后在缺口附近試樣寬度沿缺口方向的減少量與原來寬度之比。與其相類似的還有橫向膨脹率。這是以拉伸及沖擊試驗(yàn)時(shí)試樣兩側(cè)寬度變化作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)用的。

（三）強(qiáng)度它是將抗拉強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之比急劇降低的溫度作為轉(zhuǎn)變溫度。

（四）斷口在所有脆性試驗(yàn)中應(yīng)用最廣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一是斷口形貌。可以用延性斷口占整個(gè)斷口的百分比，也可以用脆性斷口占整個(gè)斷口的百分比來表示。前者叫延性斷口率，后者叫脆性斷弱率。通常用延性斷口率或脆性斷口率為50%時(shí)的溫度為轉(zhuǎn)變溫度。

脆性試驗(yàn)方法很多，這里只介紹幾種大口徑鋼管典型的常用方法。

（一）小試件試驗(yàn)方法1．夏比沖擊試驗(yàn)，缺口在受拉部位受沖擊彎曲而斷裂，缺口有各種形狀。我國用得較多的有尖端半徑為1mm的U形試樣及0.2mm的V形缺口試樣，尤其是后者的應(yīng)用越來越廣泛。

這種試驗(yàn)方法得到的吸收功一溫度曲線往往是緩慢地變化，當(dāng)然，其轉(zhuǎn)變溫度不能那樣用直觀的方法來決定，而可用下列方法求出。

(1) 磅轉(zhuǎn)變溫度它是沖擊試驗(yàn)的吸收功降低到151bf- ft(相當(dāng)于20.2)時(shí)的溫度。由于試樣斷面積為0.8平方米，因此每單位面積的吸收功為1211bf - ft／inz(相當(dāng)于25.25cm2)。

(2) 1/2能量轉(zhuǎn)變溫度(T，-)它是1/2最大吸收功所對(duì)應(yīng)的溫度。最大吸收功包括裂紋萌生。擴(kuò)展以至斷裂吸收功的總和。

（3) 50qo延性斷口（或脆性斷口）轉(zhuǎn)變溫度（T，．）它是斷口形貌中延性斷口或脆性斷陽各占so%時(shí)的溫度。

(4)O℃時(shí)的吸收功( Eo)它表示0C時(shí)的吸收功。從試驗(yàn)結(jié)果看，Eo與T,．有密切的關(guān)系，27。越大，r，。就越低。因此對(duì)Eo來說，往往具有厚壁鋼管的性質(zhì)。韌性良好的鋼.的吸收功很大，與F，。無獎(jiǎng)，但可用-10℃或-20℃的吸收功，用E。te或F_20來表示。

應(yīng)該指出，大口徑鋼管沖擊試驗(yàn)的試樣，除上述V形缺口的夏比沖擊試驗(yàn)外，尚有多種缺口形式，其中U形缺口用得較多。我國以前的國家標(biāo)準(zhǔn)就是用2mm的U形缺口。因?yàn)橛眠@種缺口可以很明顯的顯現(xiàn)出來T，。的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，所以當(dāng)要正確地得到Tra時(shí)可以采用。目前國家標(biāo)準(zhǔn)雖已改為V彩缺口，但仍可應(yīng)用U形缺口。

沖壓缺口是用鋒銳尖端(R=o)的模具壓入試樣得到的。缺口尖端的材料受到很大酶冷作加工，因此很容易在缺口的尖湍部位發(fā)生斷裂。該試驗(yàn)用于研究T，，是很合適的方法，但它并不顯示出材料的T，a的性能。

大口徑厚壁鋼管落錘試驗(yàn)用硬堆焊焊條在試板中央熔敷一段單道焊道，且在焊道上加工一道橫向的人工缺口，從上方用自由下落的重錘使試樣受彎曲麗斷裂，求出小角度(5')彎曲角發(fā)生脆性破壞的溫度，叫無塑性轉(zhuǎn)變溫度(NDT)。試樣的側(cè)面加工成V形缺口進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。用液氮和酒精混合可得到很低的溫度。此法通常顯示不出T,．，可作為求T,,的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法之一。

大型試樣試驗(yàn)方法-雙重拉伸試驗(yàn)，大口徑厚壁鋼管是研究由補(bǔ)助載荷F 7作用產(chǎn)生的裂紋在主載荷F的應(yīng)力場中的擴(kuò)展行為。補(bǔ)助載荷區(qū)用冷卻的方法得到脆性裂紋，主載荷區(qū)的溫度分布均勻。它的優(yōu)點(diǎn)是能把裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展分別度量，并可通過改變載荷及溫度的方法，來研究溫度與啟裂或裂紋停止擴(kuò)展時(shí)載荷之聞的關(guān)系。該試驗(yàn)也可來得值。斷裂韌度試驗(yàn)可用拉伸，也可用彎曲，用x-y記錄儀記錄F-V f曲線，根據(jù)下式求出K。http://m.qbdsc.cc/