測量不確定度在鋼材檢驗中的應用

朱 波，馬曉文

（西寧特殊鋼股份有限公司，青海 西寧 810005）

鋼材是國家建設和經濟發展不可缺少的材料。鋼材一般分為四類：型材、板材、管材和金屬制品。鋼鐵制造業的發展是國民經濟的重要組成部分，也是基礎設施建設和工業發展的重要基礎。鋼材作為一種應用廣泛的材料，可根據不同行業和建設工程的需要分為不同類型。鋼材的檢驗結果不僅是鋼種分類的重要依據，而且是判斷鋼材應用和使用中質量判斷和參數確定的依據。鋼材檢驗不確定度的測量是鋼材檢驗測量的一項重要工作，直接影響到鋼的定價和使用。如何更準確地測量不確定度，在鋼材檢驗領域得到了越來越多的關注。

1 鋼材不確定度檢驗概述

在建筑材料檢驗中，檢驗結果一般用測量誤差來表示。為了確定測量結果的可靠性和可靠性，應該有相應的質量標準來評定測量結果的質量。用單一誤差對鋼的試驗結果進行定量評價是不合理和不科學的。鑒于這種情況，檢驗部門在給出測試結果時通常采用測量不確定度的概念。測量不確定度的概念被定義為與測量結果相關的參數，它代表了合理給定的被測量之值的分散性。與測量結果相關的參數的設置要求必須是標準偏差或倍數。

鋼材檢驗結果的專業表達是不確定檢驗的。鋼材測量的不確定度與鋼材檢驗有很大的不同。鋼材檢驗的測量誤差也是鋼材檢驗質量的一種表現，但不能定性地測量鋼質檢驗的結果，它只是測量結果偏離真實值的結果，它不會被人們的認識所改變。鋼材測量不確定度是一個具有明確意義的檢驗項目，它可以通過人們的實驗、數據和經驗來評價，并可以定量地確定。鋼材不確定性和檢驗誤差是完全不相等的。在對鋼材的不確定度進行測試和評定時，必須全面測量鋼材的各個方面。除了評估鋼的形狀和尺寸外，還應測量鋼材的內部尺寸、長度和橢圓尺寸。然后，結合各種鋼材的形狀和成分，確定綜合參數。

2 測量不確定度在鋼材檢驗中的應用

（1）鋼材表面的檢驗。鋼表面的分析是整個鋼材不確定度檢測的重要組成部分。一般來說，其表面的一些特性會直接影響鋼材的使用質量，因為在鋼材的銷售中，人們通常要先看其表面，其表面的好壞會吸引一定數量的顧客，如果表面很糟糕，就難以進行銷售，所以可以說表面情況會直接影響鋼材的銷售。在表面檢測的過程中，通常需要對表面的基本信息進行測量和評價。對鋼管的外徑、內徑、橢圓度等基本要素進行測量，對棒鋼來說，需要測量內徑、肋高、間距等要素；如果是圓鋼，則測量其基本直徑和長度的固定標尺。在規定范圍內的測量結果才可確定為合格鋼材，如果測量結果不在規定范圍內，則認為鋼材不合格，報廢。由此可見，測量技術在確定鋼的基本狀態中起著重要的作用。如果鋼的質量介于合格與不合格之間，則很難判斷其特性，因此此時應特別注意測量的質量，這是最關鍵的決定因素。在測量過程中，測量不確定度的來源主要是測量員的基本測量水平。所用的測量工具，如鋼尺或其他一些測量工具，必須在進行測量之前進行校準。這樣做的目的是保證最終測量結果的準確性并使其更準確。不確定性分量減少。一般來說，測量中使用的鋼尺的溫度和彈性效應基本上不作為參考標準。

（2）化學成分分析不確定度的評定。鋼是一種合金材料，它由不同的化學元素組成，不同的化學元素在鋼中的比例會產生不同的化學和物理性能。鋼材的檢驗和測量需要檢驗鋼成分的不確定度。各類鋼材的檢驗標準對冶煉各種化學成分的元素有嚴格的規定。在我國，對鋼檢驗中各元素的不確定度要求是符合GB/T222規定的。對于不同的鋼產品，測量五元元素（碳、硅、錳、磷、硫）含量以及合金元素（V、Cr、Ni、W）和其他殘余元素的測量偏差必須符合本規定的要求。通過化學分析，可以準確判斷鋼中元素由什么構成，通過對化學試驗結果的分析，還可以準確計算鋼中元素的含量?；瘜W分析方法在測量鋼材的不確定度方面較為準確，但是由于測量過程中需要的試劑和儀器種類繁多，對檢驗人員的專業水平要求較高。近年來，隨著光譜分析技術的發展，該技術可用于鋼的定性、定量檢測，還可以測定鋼的不確定度。該方法仍以化學分析為基礎，但對檢測人員專業要求不高，測量結果更準確，效率更高，因此在鋼的化學成分檢測中得到了廣泛的應用。光譜分析技術的發展也促進了化學分析中不確定度測量技術的進步。

（3）鋼材力學性能檢測。通過對自動控制技術和計算機技術的應用，集成了測量、控制、計算、存儲等多種功能，能夠準確測量材料的應力、延伸率、抗拉強度、彈性模量等參數，被廣泛應用于橡膠、塑料、電纜、鋼材、型材等材料的拉力試驗中。采用拉力試驗機測量鋼材的不確定度，極大的提高了不確定度測量的準確性，促進了現代鋼材制造產業的發展。鋼材的剛性、延展性和可加工性是現代社會中鋼材被廣泛應用的原因之一。鍛造、沖壓、彎曲等鋼材加工方法都對鋼的力學性能有特殊要求。不同類型的鋼由于其元素組成和加工方法而具有不同的機械性能。鋼材力學性能的不確定性是評價不同類型鋼材加工或應用適應性的標準。鋼材力學性能的不確定度測量，主要通過拉伸試驗，通過定量拉伸試驗，測定了材料的屈服強度、抗拉強度、最大承載力、斷裂伸長率和斷裂收縮率。傳統的鋼材拉伸試驗是通過讀取拉伸測力計的刻度盤得到的，但這種方法存在一定的測量誤差，對測量結果的不確定度有一定的影響。拉力試驗機以拉力傳感器為主要測量元件，通過應用自動控制技術和計算機技術，集測量、控制、計算、存儲等功能于一體，可以精確地測量材料的應力、伸長、抗拉強度、彈性模量等參數。廣泛應用于橡膠、塑料、電纜、鋼材、型材等材料的拉伸試驗中。采用拉伸試驗機，大大提高了不確定度的測量精度，促進了現代鋼鐵制造業的發展。

3 結語

綜上所述，鋼材檢驗中不確定度的評定體系，不僅為鋼材質量和類型定性的重要標準，也體現著檢測工作的質量和水平。隨著我國各產業對鋼材質量要求的不斷提高，必須提高鋼材檢驗中不確定度的測量技術發展，才能有效促進鋼材生產制造業的發展，并為國家建設和經濟發展貢獻更大的力量。