[发明专利]采用DWTT实验评判材料在快速变形时塑性指标的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种采用DWTT实验评判材料在快速变形时塑性指标的方法。

背景技术

在天然气管道输送过程中，由于气体的可压缩性，一旦天然气管道开裂，管道中的压力并不能瞬间完全释放，存在裂纹启裂后能否止裂的问题。对传统较低钢级(至API SPEC 5L中的X70)，采用Battele双曲线预测确定的夏比冲击功值比较准确。但在更高钢级(比如API SPEC 5L中的X80或者更高)在采用Battele双曲线来预测止裂的夏比冲击功值时，其准确性下降。产生这一问题的原因，可认为是在较低钢级时，因低钢级材料具有足够的塑性，塑性指标在管道裂纹扩展的止裂中并未起控制作用，而是材料的强度或者表现出来的韧性(夏比冲击功值)对止裂起控制作用；在管道材料钢级提升以后，表现出塑性与强度的不匹配，若想使开裂的管道止裂，管道材料必须具备足够的塑性，塑性已成为判断开裂管道能否止裂的控制因素；夏比冲击功值作为材料韧性指标的表征，是材料强度与塑性的综合反映，在较低钢级情形下所获得的采用Battele双曲线预测管道止裂的夏比冲击功值的方法比较准确，在将这种方法推延到高钢级时，此时其中强度(已不是控制因素)所占比重大、而塑性所制比重小并未反映出这一实际变化，所以出现采用Battele双曲线预测确定的止裂的夏比冲击功值准确性下降，此时需要考虑材料在高速加载时的塑性指标，研究材料在高速加载时塑性指标与管道止裂的相关性。

有关管道止裂问题，判断断口形貌是韧性开裂或脆性开裂也很重要，现有DWTT试验就是一项重要的实验方法。但该试验方法仅仅评判断口形貌中的剪切(塑韧性断口形貌)面积百分率(SA％)，并不能提取其它信息指标，存在应用范围小的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用DWTT试验评判材料获取快速变形时塑性指标的方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明所述采用DWTT试验评判材料获取快速变形时塑性指标的方法，该方法按照下述步骤实现：

S1，先获取将要进行DWTT试验的试样原始厚度t₀，按照公式(1)计算从试样缺口根部到锤击边减去一个试样壁厚t₀的评定区域原始面积S₀；

S₀＝t₀×(71-t₀)(1)；

S2，进行DWTT试验，测定并记录试样断口最小厚度t_min和断口最大厚度t_max，以及评定区域内断口轮廓线的包络面积S；

S3，计算试样在快速变形时的塑性指标。

优选地，所述塑性指标包括：缩窄率τ、展宽率β、变形率λ和断面收缩率δ。

更优选地，按公式(2)计算缩窄率τ，

τ＝(t₀-t_min)/t₀(2)；

其中，t₀为试样原始厚度，t_min为断口最小厚度。

更优选地，按公式(3)计算展宽率β，

β＝(t_max-t₀)/t₀(3)；

其中，t₀为试样原始厚度，t_max为断口最大厚度。

更优选地，按公式(4)计算变形率λ，

λ＝t_max/t_min(4)；

其中，t_min为断口最小厚度，t_max为断口最大厚度。

更优选地，按公式(5)计算断面收缩率δ，

δ＝S/S₀(5)；

其中，S为评定区域内断口轮廓线的包络面积，S₀为评定区域原始面积。本发明的有益效果是：

使用本发明所述方法在当材料在高速加载时，采用DWTT试验，除获得传统的剪切(塑韧性断口形貌)面积百分率(SA％)外，从断口信息中再获得规定的缩窄率、展宽率、变形率、断面收缩率。

本发明解决了材料高速加载断裂时的塑性指标如何评判问题，为石油天然气管道止裂研究提供依据。本发明采用DWTT试验方法，通过对试验试样断口的评判获得材料在快速变形时塑性的指标。所述方法使用方便，实施成本低廉。

附图说明