Sifat mekanikal paip keluli

Sifat mekanikal keluli adalah penunjuk penting untuk memastikan sifat kegunaan akhir (sifat-sifat mekanik) daripada keluli, yang bergantung kepada komposisi kimia dan sistem rawatan haba keluli. Dalam standard paip keluli, mengikut keperluan penggunaan yang berbeza, sifat tegangan (kekuatan tegangan, kekuatan hasil atau titik hasil, pemanjangan), penunjuk kekerasan dan keliatan, serta sifat suhu tinggi dan rendah yang diperlukan oleh pengguna dinyatakan.
① Kekuatan tegangan (σb)
Semasa proses tegangan, daya maksimum (Fb) yang ditanggung oleh sampel apabila ia pecah, dan tekanan (p) diperoleh dari kawasan penampang asal (Jadi) sampel dipanggil kekuatan tegangan (σb), dan unitnya ialah N / mm2 (MPa). Ia mewakili keupayaan maksimum bahan logam untuk menahan kerosakan di bawah ketegangan. Formula pengiraannya adalah:
Dalam formula: Fb–daya maksimum yang ditanggung oleh sampel apabila ia ditarik keluar, N (Newton);
Jadi–luas keratan rentas asal sampel, mm2.
② Titik hasil (σs)
Untuk bahan logam dengan fenomena hasil, tegasan di mana sampel boleh terus memanjang tanpa meningkatkan daya (kekal malar) semasa proses regangan dipanggil titik hasil. Jika daya berkurangan, titik hasil atas dan bawah harus dibezakan. Unit titik hasil ialah N / mm2 (MPa).
Titik hasil atas (σsu): tegasan maksimum sebelum sampel menghasilkan dan daya berkurangan buat kali pertama;
Titik hasil yang lebih rendah (σsl): Tegasan minimum dalam fasa hasil apabila kesan sementara awal diabaikan.
Formula untuk mengira titik hasil ialah:
Dalam formula: Fs–daya hasil (pemalar) semasa proses tegangan sampel, N (Newton);
Jadi–luas keratan rentas asal sampel, mm2.
③Pemanjangan selepas patah (p)

Dalam ujian tegangan, peratusan panjang meningkat dengan panjang tolok spesimen selepas ia dipecahkan dan panjang panjang tolok asal dipanggil pemanjangan. Ia diwakili oleh σ dan unitnya ialah %. Formula pengiraannya adalah:
Dalam formula: L1–panjang tolok selepas sampel dipecahkan, mm;
L0–Panjang tolok asal sampel, mm.
④Kadar pengecutan bahagian (ψ)
Dalam ujian tegangan, peratusan pengurangan maksimum luas keratan rentas pada diameter berkurangan spesimen selepas spesimen dipecahkan dan luas keratan rentas asal dipanggil kadar pengecutan keratan rentas.. Ia dinyatakan dalam ψ dan unitnya ialah %. Dikira seperti berikut:
Dalam formula: S0–luas keratan rentas asal sampel, mm2;
S1–luas keratan rentas minimum pada diameter sampel yang dikurangkan selepas patah, mm2.
⑤Indeks kekerasan
Keupayaan bahan logam untuk menahan lekukan objek keras dipanggil kekerasan. Mengikut kaedah ujian dan skop aplikasi yang berbeza, kekerasan boleh dibahagikan kepada kekerasan Brinell, Kekerasan Rockwell, kekerasan Vickers, Kekerasan pantai, kekerasan mikro dan suhu tinggi kekerasan. Untuk paip, terdapat tiga kekerasan yang biasa digunakan: Brinell, Rockwell dan Vickers.
A. Kekerasan brinell (HB)
Gunakan bola keluli atau bola karbida bersimen dengan diameter tertentu untuk menekan ke dalam permukaan sampel dengan daya ujian yang ditentukan (F), keluarkan daya uji setelah masa menahan yang ditentukan, dan ukur diameter lekukan (L) pada permukaan sampel. Nilai kekerasan Brinell ialah hasil bagi daya ujian dibahagikan dengan luas permukaan lekukan sfera. Dinyatakan dalam HBS (bola keluli), unitnya ialah N / mm2 (MPa).
Formula pengiraannya ialah:
Dalam formula: F–daya ujian ditekan ke dalam permukaan sampel logam, N;
D–diameter bola keluli untuk ujian, mm;
d–diameter purata lekukan, mm.
Pengukuran kekerasan Brinell lebih tepat dan boleh dipercayai, tetapi secara amnya HBS hanya sesuai untuk bahan logam di bawah 450N/mm2 (MPa), tidak sesuai untuk keluli yang lebih keras atau plat nipis. Antara piawaian paip keluli, Kekerasan Brinell adalah yang paling banyak digunakan, dan kekerasan bahan selalunya dinyatakan dengan diameter lekukan d, yang intuitif dan mudah.
contoh: 120HBS10/1000130: Menunjukkan bahawa nilai kekerasan Brinell diukur oleh bola keluli dengan diameter 10mm di bawah tindakan daya ujian 1000Kgf (9.807KN) untuk 30s (detik) ialah 120N/mm2 (MPa).
B. Kekerasan Rockwell (HK)
Ujian kekerasan Rockwell, seperti ujian kekerasan Brinell, ialah kaedah ujian lekukan. Perbezaannya ialah ia mengukur kedalaman lekukan. Itu dia, di bawah tindakan berturut-turut daya ujian awal (Fo) dan jumlah daya ujian (F), indenter (kon atau bola keluli) ditekan ke dalam permukaan sampel, dan selepas masa pegangan yang ditetapkan, daya utama dikeluarkan. Kekuatan ujian, nilai kekerasan dikira daripada kenaikan kedalaman lekukan baki yang diukur (e). Nilainya ialah nombor yang tidak dinamakan, diwakili oleh simbol HR, dan penimbang yang digunakan termasuklah 9 skala A, B, C, D, E, F, G, H, K, dan lain-lain. Antaranya, penimbang yang biasa digunakan untuk ujian kekerasan keluli biasanya A, B, C, iaitu HRA, HRB, HRC.
Nilai kekerasan dikira dengan formula berikut:
Apabila diuji dengan skala A dan C, HR = 100-e
Apabila menggunakan ujian skala B, HR = 130-e
Dalam formula, e–pertambahan kedalaman lekukan baki, yang dinyatakan dalam unit tertentu 0.002mm, itu dia, apabila indentor bergerak secara paksi oleh satu unit (0.002mm), ia bersamaan dengan beberapa perubahan kekerasan Rockwell. Semakin besar nilai e, semakin rendah kekerasan logam, dan begitu juga sebaliknya, semakin tinggi kekerasannya.
Skop penggunaan ketiga-tiga skala di atas adalah seperti berikut:
PERMAINAN (inden kon berlian) 20-88
HRC (inden kon berlian) 20-70
HRB (indenter bola keluli diameter 1.588mm) 20-100
Ujian kekerasan Rockwell adalah kaedah yang digunakan secara meluas pada masa ini, antaranya HRC adalah kedua selepas kekerasan Brinell HB dalam piawaian paip keluli. Kekerasan Rockwell boleh digunakan untuk mengukur bahan logam daripada sangat lembut kepada sangat keras. Ia menebus ketidakcukupan kaedah Brinell. Ia lebih mudah daripada kaedah Brinell dan boleh membaca terus nilai kekerasan dari dail mesin kekerasan. Walau bagaimanapun, kerana lekukannya yang kecil, nilai kekerasan tidak setepat kaedah Brinell.
C, kekerasan Vickers (HV)
Ujian kekerasan Vickers juga merupakan kaedah ujian lekukan, iaitu untuk menekan indentor berlian piramid segi empat sama biasa dengan sudut 1360 muka bertentangan ke dalam permukaan ujian dengan daya ujian yang dipilih (F), dan keluarkan ujian selepas masa pegangan yang ditetapkan. memaksa, dan ukur panjang dua pepenjuru lekukan itu.
Nilai kekerasan Vickers ialah hasil bahagi yang diperoleh dengan membahagikan daya ujian dengan luas permukaan lekukan, dan formula pengiraannya ialah:
Dalam formula: HV–Simbol kekerasan Vickers, N/mm2 (MPa);
F–daya ujian, N;
d–min aritmetik bagi dua pepenjuru lekukan, mm.
Daya ujian F yang digunakan untuk kekerasan Vickers ialah 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) enam darjah, nilai kekerasan boleh diukur Julatnya ialah 5 kepada 1000HV.
Contoh kaedah perwakilan: 640HV30/20 bermakna nilai kekerasan Vickers diukur dengan daya ujian 30Hgf (294.2N) untuk 20S (detik) ialah 640N/mm2 (MPa).
Kaedah kekerasan Vickers boleh digunakan untuk mengukur kekerasan bahan logam dan lapisan permukaan yang sangat nipis. Ia mempunyai kelebihan utama kaedah Brinell dan Rockwell, dan mengatasi kelemahan asas mereka, tetapi ia tidak semudah kaedah Rockwell. Kaedah Vickers jarang digunakan dalam piawaian paip keluli.
⑥ Indeks keliatan kesan
Keliatan hentaman mencerminkan rintangan logam kepada beban hentaman luaran, umumnya dinyatakan oleh nilai keliatan impak (jika) dan tenaga impak (jika), yang unitnya ialah J/cm2 dan J (joule) masing-masing.
Keliatan impak atau ujian tenaga impak (dirujuk sebagai “ujian impak”) terbahagi kepada tiga jenis: suhu biasa, ujian hentaman suhu rendah dan suhu tinggi disebabkan oleh suhu ujian yang berbeza; mengikut bentuk takuk sampel, ia boleh dibahagikan kepada “V”-takik berbentuk dan “U” Terdapat dua jenis ujian kesan takuk.
Ujian kesan: gunakan sampel saiz dan bentuk tertentu (10×10×55mm) (dengan “U” atau “V”-takik berbentuk di tengah arah panjang, kedalaman takuk ialah 2mm) di bawah kesan beban impak pada mesin ujian yang ditentukan. Eksperimen dengan patah di takuk.
A. Kerja penyerapan kejutan Akv(u)–kerja yang diserap oleh corak logam dengan saiz dan bentuk tertentu apabila ia pecah di bawah tindakan beban hentakan. Unitnya ialah Joule (J) atau Kgf.m.
B. Nilai keliatan impak akv(u) – hasil bahagi yang diperoleh dengan membahagikan tenaga penyerapan hentaman dengan luas keratan rentas bahagian bawah pada takuk sampel. Unitnya ialah Joule/cm2 (J/cm2) atau daya kilogram.m/cm2 (Kgf.m/cm2). Formula pengiraannya adalah:
Dalam formula: Aqu(u)–kerja diserap apabila sampel pecah, Kgf.m (J);
S – luas keratan rentas bahagian bawah takuk sampel, cm2.
Suhu ujian kesan suhu biasa ialah 20±50C; julat suhu ujian kesan suhu rendah ialah
Medium penyejukan yang digunakan dalam ujian hentaman suhu rendah biasanya tidak toksik, selamat, logam tidak menghakis dan cecair atau gas tidak memejal pada suhu ujian. Seperti etanol mutlak (alkohol), karbon dioksida pepejal (ais kering) atau gas pengatoman nitrogen cecair (cecair nitrogen).