力学性能.ppt

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6.5压力容器力学性能试验,压力容器材料复验、焊接工艺评定、焊工考试和产品焊接试板都需要进行力学性能试验。

常用的力学性能试验主要有拉伸试验、弯曲试验、冲击试验。

其中材料复验的力学性能试验应符合GB150-98附录E的要求；焊接工艺评定的力学性能试验应符合JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定中的具体规定；产品焊接试板的力学性能试验应符合GB150-98附录E和JB4744-2000钢制压力容器产品焊接试板的力学性能试验的要求。

原材料（板材、管材、锻件、棒材）和焊接接头是两类不同性质的试验对象，进行试验和对结果评价时应当注意它们之间存在的区别。

此外，对有色金属焊接接头与钢制焊接接头进行力学性能试验也要注意两者的区别。

6.5.1力学性能试验试板制备和样坯截取,1.试板制备对于原材料来说，不存在试板制备问题。

对于焊接接头来说，除非直接从压力容器上取样，否则就必须制备试板。

当分析压力容器失效事故时，可以直接从压力容器上取样坯。

压力容器制造单位通常制备的试板的有产品焊接试板、焊接工艺评定试板、焊工考试试板、焊接性试验试板，焊材鉴定试板等。

焊接试板的制备依据见表6.5-1。

各类试板的焊制，应当按相应标准规定焊制，否则，其力学性能数据有可能失去可比性。

焊接试板制备应注意以下事项：

（1）试板方向与试样方向的关系由于钢板存在各向异性，所以在制备焊接试板时，要注意试样长轴方向与受力方向的关系。

也就是力学性能的纵向值与横向值问题。

所谓纵向、横向是以钢板轧制方向为参照物的，纵向试样的试样长轴方向与最终轧制方向平行；横向试样的试样长轴方向与最终轧制方向垂直。

对于原材料检验，钢材标准规定取横向。

但作为焊接试板，一般取纵向，因为从圆柱筒节的纵缝沿长线上制备试板，取的是纵向值。

试板下料时，应使试板宽度（125mm）沿轧制方向，焊接试板下料方向示意图见图6.5-1。

图6.5-1焊接试板下料方向示意图,

（2）试板焊接要求,焊接工艺评定试板应由本单位焊工来焊接，焊接参数可取上限，要注意防止变形和层间温度过高。

产品焊接试板应由焊接该产品的焊工来施焊，应在纵缝延长线上与容器纵缝一次焊完。

焊后打上焊工钢印和监检代号。

为防止角变形可加筋板。

焊工考试试板要控制好坡口间隙和钝边，焊接时应注意熔池前边形成可控熔孔，保证背面成形。

2.样坯截取,

（1）原材料的样坯截取各种原材料力学性能试样样坯的截取方法，在相应标准中有明确规定，在截取前应当注意了解，以防失误或出现偏差。

关于截取方位，要注意原材料的形状和制造工艺的不同，带来样坯截取部位和方向也不同。

如钢材中有板材、管材、棒材、型材，它们的取样方法是不同的。

即使是同一种形状的钢材，当其尺寸改变和力学性能试验项目不同时，其截取方位也是不同的。

对于板材，在钢板端部垂直轧制方向截取拉、弯、冲样坯。

对于纵向轧制钢板，在钢板宽度1/4处截取；对于横轧钢板可在宽度方向任意位置截取。

对于管材，当外径小于等于30mm时，取整管作拉伸；当外径大于30mm时，取纵向拉伸样坯。

冲击样坯，尽可能靠管内壁取纵向。

钢管的弯曲、压扁、扩管、缩口、卷边等的样坯在管材的任意部位截取。

6.5.2拉伸试验,拉伸试验是测定材料在轴向、静载下的强度和变形的一种试验，它可在常温、高温和低温下进行。

这里所述的三个外界条件包括应力状态、温度和加载速度。

换句话说，拉伸试验是在指定温度下，材料处于一种单向、均匀的拉应力状态下的一种试验方法。

拉伸试验方法虽然比较简单，但却是最典型、最重要和应用最广泛的试验。

1.拉伸试验的验收指标,按照金属拉伸试验方法，对于原材料取圆截面拉伸试样。

通过拉伸试验，可测得屈服点、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。

这四项指标均可作为评价材料是否符合标准验收指标。

对于焊接试板，多采用矩形截面的扁拉伸试样。

与原材料的圆载面试样不同的是，在拉伸变形时，由于受矩形截面的影响，、这三项指标不能准确测定，故这三项不能作为验收指标，只有才是验收指标。

同时，焊接接头中的焊缝、熔合区、热影响区的力学性能不均匀，断裂位置在哪个区，对试验结果评定有影响，因此必须注明。

如果不注明，就不能确定所得到试验数据是焊接接头的还是母材的。

为此，拉伸试验报告上必须有“断裂位置”和“试样截面尺寸”这两项。

2.拉伸试验的种类,压力容器常用的拉伸试验种类，如表6.5-2所示。

3.拉伸试样的加工,

（1）试样形状、尺寸、表面粗糙度应符合相应标准规定。

尤其要注意原材料拉伸与焊接接头拉伸的受试部分的长度不同，后者为缩截面试样。

（2）矩形截面受试部分四棱边应倒圆，焊缝余高应用机械方法削平，刀痕应平行于试样长轴。

（3）分层取样时，按试验机能力在厚度方向均分。

（4）复合钢板拉伸试样，是否去掉复层，取决于设计时的壁厚计算方法。

若强度计算中计入复层，则不能去掉；否则可保留也可去掉。

4.拉伸试验的操作,拉伸试验的具体操作要求在GB228标准中有规定。

监督试验时需要注意的事项包括：

试验机应完好，且经过计量检定；测力指示正确，夹具对中；试样符合标准、有标记；应采用专门表格，过程数据记录应齐全；试验完毕，应及时计算强度值，做好数据修约处理，记录断裂位置。

5.拉伸结果的有效性,凡出现下列情况之一者，拉伸结果无效：

（1）试样断裂在标记外；

（2）试样夹偏；（3）试样断面上发现气孔、夹渣、裂纹等缺陷而造成性能不合格。

6.拉伸结果的评定,

（1）评定原材料拉伸结果，要注意其数值是否在标准规定的上下限之内。

认为只要大于下限就为合格的看法是片面的。

此外应注意屈强比是否合格，当屈强比大于0.8时，容器设计上需要特殊考虑或不允许。

当分层取样时，一般以多个试样的算术平均值作为评判指标。

（2）产品焊接试板的拉伸结果评定，合格指标要大于等于下列规定之一：

产品图样的规定值；钢材标准规定的抗拉强度下限值；对不同强度级别组成的焊接接头，则为抗拉强度下限值较小者；分层取样的算术平均值不低于上述要求，同时，该组单片试样最低值，不低于钢材标准抗拉强度下限值的95%（碳素钢）或97%（低合金钢和高合金钢）。

（3）焊接工艺评定试板的拉伸结果评定，除分层取样的每片拉伸抗拉强度大于等于母材规定值的下限外，其余与产品焊接试板相同。

（4）焊材鉴定的抗拉强度评定，按相应焊材标准规定。

这些标准尚未规定上限值。

（5）拉伸试验的复验，除焊接工艺评定外，其余均可取双倍复验，且每个试样均应合格。