Propiedades mecánicas de los tubos de acero.

Las propiedades mecánicas del acero son indicadores importantes para garantizar las propiedades de uso final (propiedades mecánicas) de acero, que dependen de la composición química y el sistema de tratamiento térmico del acero. En el estándar de tubería de acero, según los diferentes requisitos de uso, las propiedades de tracción (resistencia a la tracción, límite elástico o límite elástico, alargamiento), indicadores de dureza y tenacidad, así como las propiedades de alta y baja temperatura requeridas por los usuarios se especifican.
① Resistencia a la tracción (σb)
Durante el proceso de tracción, la fuerza máxima (Pensión completa) que soporta la muestra cuando se rompe, y el estrés (p) obtenido del área de la sección transversal original (Por lo tanto) de la muestra se denomina resistencia a la tracción (σb), y la unidad es N / mm2 (MPa). Representa la capacidad máxima de un material metálico para resistir daños bajo tensión.. La fórmula de cálculo es:
En la formula: Pensión completa–la fuerza máxima que soporta la muestra cuando es arrancada, chapado en cobre (Newton);
Por lo tanto–el área de la sección transversal original de la muestra, mm2.
②Punto de rendimiento (σs)
Para materiales metálicos con fenómeno de fluencia, la tensión a la que la muestra puede seguir elongándose sin aumentar la fuerza (permaneciendo constante) durante el proceso de estiramiento se llama punto de fluencia. Si la fuerza disminuye, Deben distinguirse los puntos de fluencia superior e inferior.. La unidad del límite de fluencia es N / mm2 (MPa).
Punto de fluencia superior (σsu): la tensión máxima antes de que la muestra ceda y la fuerza disminuya por primera vez;
Punto de fluencia más bajo (σsl): La tensión mínima en la fase de fluencia cuando se ignoran los efectos transitorios iniciales.
La fórmula para calcular el punto de fluencia es:
En la formula: Fs–fuerza de fluencia (constante) durante el proceso de tracción de la muestra, chapado en cobre (Newton);
Por lo tanto–el área de la sección transversal original de la muestra, mm2.
③Alargamiento después de la fractura (p)

En la prueba de tracción, el porcentaje de la longitud aumentada por la longitud calibrada del espécimen después de que se rompe y la longitud de la longitud calibrada original se denomina elongación. Se representa por σ y la unidad es %. La fórmula de cálculo es:
En la formula: L1–la longitud de calibre después de que se rompe la muestra, mm;
L0–La longitud calibrada original de la muestra., mm.
④ Tasa de contracción de la sección (ψ)
En la prueba de tracción, el porcentaje de la reducción máxima del área de la sección transversal en el diámetro reducido del espécimen después de que se rompe el espécimen y el área de la sección transversal original se denomina tasa de contracción de la sección transversal. Se expresa en ψ y la unidad es %. Calculado de la siguiente manera:
En la formula: S0–el área de la sección transversal original de la muestra, mm2;
S1–el área de sección transversal mínima en el diámetro reducido de la muestra después de la fractura, mm2.
⑤Índice de dureza
La capacidad de un material metálico para resistir la indentación de un objeto duro se denomina dureza.. Según diferentes métodos de prueba y ámbito de aplicación., la dureza se puede dividir en dureza Brinell, dureza Rockwell, Dureza Vickers, Dureza de la orilla, microdureza y alta temperatura dureza. para tuberías, hay tres durezas de uso común: Brinell, Rockwell y Vickers.
A. Dureza Brinell (HB)
Use una bola de acero o una bola de carburo cementado con un cierto diámetro para presionar la superficie de la muestra con la fuerza de prueba especificada (F), eliminar la fuerza de prueba después del tiempo de retención especificado, y mida el diámetro de la muesca (L) en la superficie de la muestra. El valor de dureza Brinell es el cociente de la fuerza de prueba dividido por el área superficial de la muesca esférica. Expresado en HBS (bola de acero), la unidad es N / mm2 (MPa).
Su fórmula de cálculo es:
En la formula: F–la fuerza de prueba presionada en la superficie de la muestra de metal, chapado en cobre;
D–diámetro de la bola de acero para la prueba, mm;
D–el diámetro promedio de la muesca, mm.
La medición de la dureza Brinell es más precisa y fiable, pero generalmente HBS solo es adecuado para materiales metálicos por debajo de 450N/mm2 (MPa), no apto para acero más duro o placas más delgadas. Entre los estándares de tubería de acero, La dureza Brinell es la más utilizada., y la dureza del material a menudo se expresa por el diámetro de muesca d, que es a la vez intuitivo y conveniente.
Ejemplo: 120HBS10/1000130: Indica que el valor de dureza Brinell medido por una bola de acero con un diámetro de 10mm bajo la acción de una fuerza de prueba de 1000Kgf (9.807KN) para los 30 (segundos) es 120N/mm2 (MPa).
B. dureza Rockwell (Hong Kong)
La prueba de dureza Rockwell, como la prueba de dureza Brinell, es un método de prueba de indentación. La diferencia es que mide la profundidad de la muesca. Es decir, bajo la acción sucesiva de la fuerza de prueba inicial (Fo) y la fuerza de prueba total (F), el penetrador (cono o bola de acero) se presiona en la superficie de la muestra, y después del tiempo de espera especificado, se elimina la fuerza principal. la fuerza de prueba, el valor de dureza se calcula a partir del incremento de profundidad de indentación residual medido (mi). Su valor es un número sin nombre, representado por el símbolo HR, y las escalas utilizadas incluyen 9 escalas un, B, C, D, mi, F, sol, H, K, etc.. Entre ellos, las escalas comúnmente utilizadas para la prueba de dureza del acero son generalmente A, B, C, a saber, HRA, HRB, COMITÉ DE DERECHOS HUMANOS.
El valor de la dureza se calcula mediante la siguiente fórmula:
Cuando se prueba con escalas A y C, FC = 100-e
Cuando se usa la prueba de la escala B, FC = 130-e
En la formula, mi–incremento de profundidad de sangría residual, que se expresa en una unidad específica de 0,002 mm, es decir, cuando el penetrador se mueve axialmente una unidad (0.002mm), es equivalente a una serie de cambios de dureza Rockwell. Cuanto mayor sea el valor de e, cuanto menor es la dureza del metal, y viceversa, cuanto mayor sea la dureza.
El ámbito de aplicación de las tres escalas anteriores es el siguiente:
JUEGO (indentador de cono de diamante) 20-88
COMITÉ DE DERECHOS HUMANOS (indentador de cono de diamante) 20-70
HRB (penetrador de bola de acero de 1.588 mm de diámetro) 20-100
La prueba de dureza Rockwell es un método ampliamente utilizado en la actualidad., entre los cuales HRC ocupa el segundo lugar después de la dureza Brinell HB en los estándares de tuberías de acero. La dureza Rockwell se puede utilizar para medir materiales metálicos desde extremadamente blandos hasta extremadamente duros. Compensa la insuficiencia del método Brinell.. Es más simple que el método Brinell y puede leer directamente el valor de dureza del dial de la máquina de dureza.. sin embargo, debido a su pequeña muesca, el valor de la dureza no es tan preciso como el método Brinell.
C, Dureza Vickers (HV)
La prueba de dureza Vickers también es un método de prueba de indentación., que consiste en presionar un indentador de diamante de pirámide cuadrangular regular con un ángulo de 1360 caras opuestas en la superficie de prueba con una fuerza de prueba seleccionada (F), y retire la prueba después de un tiempo de espera especificado. fuerza, y mida la longitud de las dos diagonales de la muesca.
El valor de dureza Vickers es el cociente que se obtiene al dividir la fuerza de prueba por el área superficial de la muesca, y su fórmula de cálculo es:
En la formula: HV–Símbolo de dureza Vickers, N/mm2 (MPa);
F–fuerza de prueba, chapado en cobre;
D–la media aritmética de las dos diagonales de la sangría, mm.
La fuerza de prueba F utilizada para la dureza Vickers es 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) kgf (chapado en cobre) seis grados, el valor de dureza se puede medir El rango es 5 a 1000HV.
Ejemplo de método de representación: 640HV30/20 significa que el valor de dureza Vickers medido con una fuerza de prueba de 30Hgf (294.2chapado en cobre) para 20S (segundos) es 640N/mm2 (MPa).
El método de dureza Vickers se puede utilizar para medir la dureza de materiales metálicos muy finos y capas superficiales.. Tiene las principales ventajas de los métodos Brinell y Rockwell, y supera sus deficiencias básicas, pero no es tan simple como el método Rockwell. El método Vickers rara vez se usa en los estándares de tuberías de acero..
⑥ Índice de resistencia al impacto
La tenacidad al impacto refleja la resistencia de los metales a las cargas de impacto externas, generalmente expresado por el valor de resistencia al impacto (Si) y energía de impacto (Si), cuyas unidades son J/cm2 y J (julios) respectivamente.
Prueba de resistencia al impacto o energía de impacto (denominado “segundos”) se divide en tres tipos: temperatura normal, prueba de impacto a baja temperatura y alta temperatura debido a diferentes temperaturas de prueba; según la forma de la muesca de la muestra, se puede dividir en “V”-muesca en forma y “U” Hay dos tipos de pruebas de impacto de muesca.
Prueba de impacto: usar una muestra de cierto tamaño y forma (10×10×55 mm) (con un “U” o “V”-muesca en forma en el medio de la dirección de la longitud, la profundidad de la muesca es de 2 mm) bajo el impacto de la carga de impacto en la máquina de prueba especificada. Experimente con roto en la muesca.
A. Trabajo de amortiguación Akv(tu)–el trabajo absorbido por un patrón de metal con cierto tamaño y forma cuando se rompe bajo la acción de una carga de choque. la unidad es julio (J) o Kgf.m.
B. Valor de resistencia al impacto akv(tu) – el cociente obtenido al dividir la energía de absorción del impacto por el área de la sección transversal del fondo en la muesca de la muestra. La unidad es Joule/cm2 (J/cm2) o kilogramo fuerza.m/cm2 (Kgf.m/cm2). La fórmula de cálculo es:
En la formula: akv(tu)–trabajo absorbido cuando la muestra se rompe, kgf.m (J);
S – el área de la sección transversal de la parte inferior de la muesca de la muestra, cm2.
La temperatura normal de la prueba de impacto de temperatura es de 20±50C; el rango de temperatura de la prueba de impacto a baja temperatura es
El medio de enfriamiento utilizado en la prueba de impacto a baja temperatura generalmente no es tóxico, Ejemplo, metal no corrosivo y líquido o gas que no solidifica a la temperatura de ensayo. Como el etanol absoluto (alcohol), dióxido de carbono sólido (hielo seco) o gas de atomización de nitrógeno líquido (nitrógeno líquido).