無縫鋼管質量檢查（驗）方法與儀器和設備——鋼管物理化學性能檢驗

　無縫鋼管的物理化學性能檢驗包括常溫下或一定溫度條件下的鋼管力學性能試驗（拉伸試驗、韌性試驗、硬度試驗），液壓試驗以及腐蝕試驗（晶間腐蝕試驗、抗氫致開裂試驗-HIC、抗硫化物應力開裂試驗-SSCC）等。

　(1)拉伸試驗

　　拉伸試驗是使用單向靜載荷對式樣進行拉伸，一般拉伸至試樣斷裂，測量拉伸過程中的應力和變形，判定材料的強度和塑性指標。根據鋼管產品標準的規定，拉伸試驗的主要指標有：屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、斷面收縮率等。其中屈服強度的測量，可根據不同的鋼種，分別測量下屈服強度、上屈服強度、規定非比例延伸強度、規定總延伸強度和殘余延伸強度等。

　　在產品技術標準或技術協議中規定了拉伸試樣的方向、形狀和尺寸。試樣方向可分為縱向和橫向。試樣形狀有管狀試樣、全壁厚縱向弧形試樣、機加工的橫向矩形橫截面試樣、圓截面試樣等。

　　鋼管拉伸試樣尺寸包括試樣的橫截面面面積和原始標距。各種形狀試樣的橫截面尺寸如下：

　①管段試樣的橫截面為原始鋼管的橫截面，其試樣主要適用于鋼管的拉伸試驗。

　②圓截面試樣主要采用三種試樣直徑，分別是Φ10（R4）、8（R5）、5mm（R7）。

　③全壁厚縱向弧形試樣的寬度是由比例試樣或定標距試樣并結合鋼管的不同直徑來確定的。比例試樣的寬度分別為10,15,20mm；定標距試樣寬度分別為19,25,38mm。

　④機加工的橫向矩形橫截面試樣的寬度，與是否為比例試樣或定標距試樣有關。常用的寬度有：12.5,15（比例試樣），20,25,38mm。

　比例樣式原始標距包括5.65（S₀表示試樣的橫截面面積）等。定標距試樣原始標距包括50,80mm等。我國鋼管標準與標準和歐盟標準接軌，通常規定試樣采用5.65的比例試樣，即測定斷后伸長率A，個別產品標準也規定測量50mm的定標距斷后伸長率A_50mmo長度通常采用50mm的定標距。

　　試樣斷后伸長率的測定與試樣尺寸有關。因此，拉伸試驗的報告應包括試樣的具體尺寸。當采用不同的比例試樣或定標距試樣時，不同標距斷后伸長率之間存在一定的換算關系，如：由已知比例標距的伸長率可換算到另一個比例定標距的伸長率，截面面積相等的試樣從一個定標距的伸長率可換算到另一個定標距的伸長率，由比例標距的伸長率可換算到定標距的伸長率。橫截面面積不相等的試樣從一個定標距的伸長率換算到另一個定標距的伸長率。這些伸長率的換算方法在GB/T17600標準中有具體的規定。

　　（2）沖擊試驗

　　沖擊試驗是用規定的擺錘對處于簡支梁狀態的缺口試樣進行一次性打擊，測量試樣折斷時吸收的擺錘能量，常用沖擊吸收功（A_K,單位為J)表示。由產品技術標準或技術協議規定沖擊試樣的方向、尺寸和試樣溫度。試樣方向可分為縱向和橫向。

　　（3）硬度試驗

　　硬度試驗包括布氏硬度試驗HB、洛氏硬度試驗HRC、維氏硬度試驗HV等。

　　布氏硬度試驗是采用硬質合金球（常用直徑5mm或10mm），以一定載荷將其壓入試樣表面，測定試樣表面的壓痕直徑，以壓痕直徑或換算出的硬度值來表示材料的布氏硬度值HB。硬值合金球壓頭測量布氏硬度的優點時壓痕面積較大，材料不均勻影響小，試驗數據穩定，重復性強，應用較為廣泛；缺點是試驗過程比較復雜。

　　洛氏硬度試驗是采用金剛石圓錐體以一定的載荷壓入試驗，主載荷為1400N(140kg)，卸除主載荷后，用測量的殘余壓痕增量來計算試樣的硬度值，洛氏硬度HRC的測量范圍為20～70。其優點是操作簡便迅速，硬度值可直接從表盤上讀出；缺點是壓痕較小，代表性差，重復性差，分散度大。

維氏硬度試驗是采用金剛石四棱錐壓入試樣。常采用載荷為50N（5kg），或100N（10kg），分別用HV5和和HV10表示，測量壓痕對角線的長度，徑計算到試樣的維氏硬度值HV。其優點是載荷可任意選擇，測量準確，測量范圍大；缺點是測量較為復雜，代表性較之布氏硬度差，對試樣要求高，工作效率交底，不宜于大批量產品的常規檢驗。

　　（4）液壓試驗

　　液壓試驗是檢驗鋼管有無可導致泄漏的明顯或隱蔽缺陷的一種試驗方法。其主要指標是試驗壓力和穩壓時間。鋼管液壓試驗是根據技術標準或協議規定的壓力，高壓力、穩壓時間來進行的。

　　標準規定鋼管進行液壓試驗時的壓力P計算公式為：

　P=2Sσ/D

　　式中S——鋼管的公稱壁厚，mm；

　 　 D——鋼管的公稱外徑，mm;

　 　 σ——鋼管的許用用力值，Mpa,根據不同的技術標準或協議規定取值。

　　液壓試驗機根據密封形式的不同，可分為徑向密封液壓試驗機和端面密封液壓試驗機。徑向密封時，采用與鋼管內徑或外徑尺寸匹配的密封圈，通過密封圈的受壓膨脹以實現密封鋼管管壁的目的，其優點是鋼管夾緊和抽出都很容易，密封可靠，鋼管軸向受力小，不易彎曲；但密封頭的結構較為復雜，規格較多。端面密封是依靠密封材料在鋼管管口的端面被壓迫而產生彈性變形來達到鋼管管口密封的效果，其優點是試驗封頭的結構簡單、通用性好；但對密封材料的性能要求較高，鋼管軸向受力較大，密封材料消耗量大。