APIRP 5L3—2014與SY/T 6476—2013中關(guān)于落錘撕裂試驗(yàn)有關(guān)規(guī)定的對(duì)比

王麗麗，顧志乾，邢小芳

（山東勝利鋼管有限公司，山東淄博255082）

APIRP 5L3—2014與SY/T 6476—2013中關(guān)于落錘撕裂試驗(yàn)有關(guān)規(guī)定的對(duì)比

王麗麗，顧志乾，邢小芳

（山東勝利鋼管有限公司，山東淄博255082）

對(duì)比了APIRP 5L3—2014與SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)中落錘撕裂試驗(yàn)的適用范圍、試樣制備、設(shè)備參數(shù)、試驗(yàn)溫度和試樣評(píng)價(jià)等主要技術(shù)要求。分析認(rèn)為：這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在落錘撕裂試驗(yàn)取樣位置、試驗(yàn)尺寸、試樣保溫條件和試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定方面存在較大差異；APIRP 5L3—2014只適用于管線鋼管，對(duì)試樣缺口半徑尺寸要求較為寬松，保溫介質(zhì)為液體，不接受異常斷口的評(píng)定；SY/T 6476—2013適用于管線鋼管和制管用板卷、鋼板，對(duì)試樣缺口半徑要求嚴(yán)格，保溫介質(zhì)為液體或氣體，規(guī)范性附錄B中規(guī)定了異常斷口的評(píng)定方法。

管線鋼管；落錘撕裂試驗(yàn)；APIRP 5L3—2014；SY/T 6476—2013；對(duì)比分析

落錘撕裂試驗(yàn)是用于測(cè)定金屬材料韌性的一種傳統(tǒng)力學(xué)性能試驗(yàn)，也被應(yīng)用于石油天然氣輸送鋼管低溫脆性性能指標(biāo)的試驗(yàn)研究［1］。目前管線鋼常用的落錘撕裂試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要有：APIRP 5L3—2014《輸送鋼管落錘撕裂試驗(yàn)推薦做法》［2］和SY/T 6476—2013《管線鋼管落錘撕裂試驗(yàn)方法》［3］。筆者從兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍、試樣制備、設(shè)備參數(shù)、試驗(yàn)溫度和試樣評(píng)價(jià)等方面對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比分析。

1 適用范圍

APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)描述了根據(jù)APISpec 5L—2012《管線鋼管規(guī)范》測(cè)定管線鋼管斷裂韌性的落錘撕裂試驗(yàn)的推薦方法。SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)給出了制管用板卷、鋼板和輸送鋼管的落錘撕裂試驗(yàn)方法要求和結(jié)果評(píng)定。

2 試樣制備

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在試樣制備方面的主要差異見表1［4］。從表1可以看出：APIRP 5L3—2014和SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)落錘撕裂試驗(yàn)取樣位置的規(guī)定不同，對(duì)試樣尺寸的規(guī)定不同，APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣尺寸要求較為寬松，而SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)則相對(duì)嚴(yán)格。因?yàn)樵嚇映叽鐚?duì)試驗(yàn)結(jié)果沒有影響，相比較而言APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定更為寬泛，適用性更好。SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對(duì)于韌性較低的管線鋼，優(yōu)先選用壓制缺口；對(duì)于韌性較高的管線鋼，優(yōu)先選用人字形缺口。而APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓制缺口是首選的缺口。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在缺口幾何尺寸方面存在微小差別，SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)缺口半徑的要求更加嚴(yán)格。因?yàn)槿笨诎霃皆叫。袎哼^程中越有利于裂紋的產(chǎn)生。APIRP 5L3—2014和SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓制缺口夾角、試樣加工和試樣減薄的規(guī)定相同。

表1 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在試樣制備方面的主要差異

3 設(shè)備參數(shù)

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)設(shè)備方面的主要差異見表2。從表2可以看出，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在錘刃、支承裝置尺寸偏差方面有微小差異，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果基本無影響，主要體現(xiàn)在公英制轉(zhuǎn)換上；SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)在操作上更加方便，對(duì)沖擊能量的選用提供了指導(dǎo)。

表2 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)設(shè)備方面的主要差異

4 試驗(yàn)溫度

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在試樣溫度條件方面的主要差異見表3。表3中分別對(duì)比了保溫介質(zhì)、試樣間距、保溫時(shí)間和試驗(yàn)時(shí)間等方面的差異［5］。

表3 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在試樣溫度條件方面的主要差異

從表3可以看出：APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了保溫介質(zhì)為液體介質(zhì)；而SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)中的保溫介質(zhì)既可以是液體也可以是氣體，適用性更寬泛，并增加了總保溫時(shí)間和到溫保溫時(shí)間。在液體介質(zhì)中，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣最短保溫時(shí)間的規(guī)定也有所不同，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試樣在液體介質(zhì)中的最短保溫時(shí)間見表4。SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試樣在氣體介質(zhì)中的最短保溫時(shí)間見表5。

表5 SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試樣在氣體介質(zhì)中的最短保溫時(shí)間

5 試驗(yàn)評(píng)價(jià)

5.1 斷口剪切面積百分比的評(píng)定

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于斷口剪切面積百分比的評(píng)定方法主要有：①在斷口照片或光學(xué)投影圖上用求積儀測(cè)出斷口剪切面積百分比；②將斷口與一組相同厚度、預(yù)先標(biāo)定的斷口照片或?qū)嶋H斷口相對(duì)比；③采用公式法測(cè)量剪切面積百分比。使用求積儀測(cè)量剪切面積百分比雖然準(zhǔn)確但效率低，針對(duì)企業(yè)的批量檢測(cè)，通常采用既準(zhǔn)確又快速的公式法。APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)采用公式（1）計(jì)算剪切面積百分比；SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)分別采用公式（1）和公式（2）計(jì)算壁厚t≤19.0 mm和t∧19.0 mm時(shí)的剪切面積百分比，并以附錄A給出。

表4 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試樣在液體介質(zhì)中的最短保溫時(shí)間min

式中SA——剪切面積百分比；

A——缺口下方t線處解理斷裂區(qū)寬度，mm；

B——t線間解理斷裂區(qū)長度，mm。

有代表性的落錘撕裂試驗(yàn)斷口形貌如圖1所示。

5.2 異常斷口的評(píng)定

斷口形貌定義［6-7］：缺口根部解理開裂或整個(gè)斷裂表面呈現(xiàn)韌性斷裂為正常斷裂。缺口根部韌性起裂，在隨后的擴(kuò)展中伴有解理斷裂的試樣為異常斷口。

異常斷口產(chǎn)生的原因：異常斷口的形成是落錘試驗(yàn)方法和材料品質(zhì)綜合作用的結(jié)果，前者為異常斷口的形成提供了外部條件，后者（材料的韌性水平）是試樣形成異常脆性的內(nèi)在原因。即當(dāng)材料的韌脆水平處于中間過渡狀態(tài)，容易形成異常斷口。隨著鋼管韌性的提高，異常斷口成為管線鋼一種常見的斷口形式。

圖1 有代表性的落錘撕裂試驗(yàn)斷口形貌

兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于異常斷口的評(píng)定卻不同。API RP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定異常斷口為無效試樣，需進(jìn)行重新試驗(yàn)，但依舊不能完全避免異常斷口的出現(xiàn)，給實(shí)際生產(chǎn)中的檢驗(yàn)、評(píng)判造成很大困難，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此也沒有進(jìn)一步說明；SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范性附錄B中規(guī)定了異常斷口的評(píng)定，全面系統(tǒng)地闡述了異常斷口的定義、分類、評(píng)定，并規(guī)定了壓制缺口出現(xiàn)異常斷口不合格時(shí)允許采用人字形缺口試樣［8-10］。

國際上，對(duì)異常斷口的評(píng)定仍存在爭(zhēng)議，現(xiàn)在還沒有一種合理的評(píng)價(jià)辦法，是因?yàn)楫惓嗫诘漠a(chǎn)生動(dòng)搖了試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，API不接受這樣的評(píng)判準(zhǔn)則，但目前又沒有合理的試驗(yàn)替代，所以SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)在附錄B中給出的評(píng)判規(guī)則也只能是臨時(shí)性的過渡措施，以達(dá)到整個(gè)試驗(yàn)的完整性。

筆者建議應(yīng)該尋求另外一種試驗(yàn)方法或更合適的試驗(yàn)手段來替代落錘撕裂試驗(yàn)在異常斷口上的評(píng)價(jià)。

6 結(jié)語

（1）APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)只適用于鋼管的取樣，SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼管和制管用板卷、鋼板的規(guī)定部位截取試樣。

（2）APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)對(duì)缺口半徑尺寸要求較為寬松，而SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)要求相對(duì)嚴(yán)格。因?yàn)槿笨诎霃皆叫?，承壓過程中越有利于裂紋的產(chǎn)生。

（3）APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了保溫介質(zhì)為液體介質(zhì)；而SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定保溫介質(zhì)既可以是液體也可以是氣體，對(duì)保溫時(shí)間的規(guī)定包括總保溫時(shí)間和到溫保溫時(shí)間。

（4）APIRP 5L3—2014標(biāo)準(zhǔn)不接受異常斷口的評(píng)定，規(guī)定異常斷口為無效試樣；SY/T 6476—2013標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范性附錄B中規(guī)定了異常斷口的評(píng)定方法。

［1］孫宏．GB/T 8363—2007鐵素體鋼落錘撕裂試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介［J］．焊管，2010，33（5）：64-66．

［2］APIRP 5L3—2014輸送鋼管落錘撕裂試驗(yàn)推薦做法［S］．2014.

［3］SY/T 6476—2013管線鋼管落錘撕裂試驗(yàn)方法［S］．2013.

［4］梁明華，張華，何小東，等．落錘撕裂試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析［J］．裝備制造，2013，13（3）：246-249．

［5］陳松，王曉穎，馬守和，等．SY/T 6476新舊版標(biāo)準(zhǔn)與GB/T 8363標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比［J］．焊管，2014，37（6）：64-67．

［6］楊專釗，李安強(qiáng)，楊溪，等．關(guān)于DWTT的管線鋼產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析［J］.焊管，2011，34（8）：59-62．

［7］黃子陽，李云濤，張忠鏵．DWTT異常斷口淺析［J］.物理測(cè)試，2014，32（5）：28-34．

［8］山靜民，葉蘇錦，王長安，等．管線鋼落錘撕裂試驗(yàn)?zāi)芰繙y(cè)試系統(tǒng)的分析與應(yīng)用［J］.鋼管，2008，37（3）：64-67．

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Com parison between Pipe Drop Weight Tear Test
Specifications of APIRP 5L3—2014 and SY/T 6476—2013

WANG Lili，GU Zhiqian，XING Xiaofang
（Shandong Shengli Steel Pipe Co.，Ltd.，Zibo 255082，China）

Compared in the article are the major technical requirements for the pipe drop weight tear test as specified under APIRP 5L3—2014 and SY/T 6476—2013，including applicable scopes，specimen preparation，equipment parameters，test temperature and specimen evaluation，etc.Based on the analysis，it is identified that the above mentioned two specifications are obviously different in the main aspects of the drop weight tear test，in terms of sampling location，sample size，samp le heat preservation and test result evaluation.APIRP 5L3—2014 is only applicable to the steel linepipe，featuring relatively loose requirement for specimen notch radium dimension，liquid medium of heat preservation，unacceptance of evaluation for abnormal fracture，while SY/T 6476—2013 is applicable to both the steel linpipe and steel coil and plate for pipe-making，featuring strict requirement for specimen notch radium dimension，liquid or gas medium for heat preservation，and the evaluation method for abnormal fracture as specified in Appendix B.

steel linepipe；dropweight tear test；APIRP 5L3—2014；SY/T 6476—2013；comparative analysis

TG115.5

B

1001-2311（2016）06-0057-04

2016-06-14；修定日期：2016-11-15）

王麗麗（1986-），女，助理工程師，技術(shù)員，從事鋼管的質(zhì)量檢測(cè)工作。