管线管断裂韧性试验SAMSS-022
管线钢管断裂韧性测试
断裂韧性测试一.影响管线钢韧性的材料学因素所谓韧性，是指材料在外载荷作用下抵抗开裂和裂纹扩展的能力，也就是材料在断裂前所经历的弹塑性变形过程中吸收能量的大小，它是强度和塑性的综合体现。
准确地测试管线材料的断裂韧性不仅可确保管道使用的安全性，而且是在新产品研发中评价其冶金因素是否满足管材韧性要求的有效途径。
在前面成分分析部分已经详细论述了管线钢中各个合金元素对韧性的影响，这里就不在赘述。
除了成分的影响外，影响韧性的因素还包括晶粒尺寸、组织结构、夹杂物的形态与分布等。
晶粒尺寸晶粒尺寸是唯一既能强化又能韧化的因素，在管线钢的控制轧制过程中，细化晶粒已作为韧化的一个重要的手段。
实践证明，现代控轧工艺已经使得超细晶粒钢称为现实。
对于少珠光体钢，晶粒尺寸可细化至几个微米。
不同组织的管线钢以及管线钢中的各个组织所占比例不同，韧性也会显著不同。
在铁素体-珠光体管线钢中，随着珠光体含量的增加，管线钢的韧性降低，韧脆转变温度同时降低[1]。
目前普遍认为针状铁素体管线钢是具有良好的强韧匹配的。
实际上，针状铁素体型管线钢的显微组织通常为针状铁素体和多边形铁素体的混合组织，随着加速冷却速率的提高，可能在组织中出现分布的M-A小岛[2]。
一般认为多边形铁素体不是管线钢的理想组织形态[3]。
对于针状铁素体的强韧性，Tanaka[4]认为：针状铁素体组织与贝氏体组织相比，有高的韧性原因是贝氏体具有较大的断裂单元(有效晶粒尺寸)，而针状铁素体具有较小的断裂单元(有效晶粒尺寸)。
但Tanaka同时认为，100%的针状铁素体具有高的强度，但韧性较低。
而提高韧性的有效方法是通过降低变形温度并增加在奥氏体非再结晶区的变形量获得细小晶粒的多边形铁素体加针状铁素体的混合组织。
韧性提高的原因是多边形铁素体及针状铁素体的细化[5]。
肖福仁认为：在针状铁素体中，裂纹扩展必定强烈地受到彼此咬合、互相交错分布的细小的针状铁素体条束的阻碍，从而有效地提高了钢的强韧性[5]。
高钢级管线钢断裂韧性确定方法研究
高钢级管线钢断裂韧性确定方法研究
骆建武;覃海涛
【期刊名称】《焊管》
【年(卷),期】2009(032)007
【摘要】管线钢管的断裂韧性是进行管道断裂评估的重要参数,而断裂韧性数据的测试较为繁琐.常用的做法是根据管材的冲击韧性与断裂韧性之间的关系式进行估算.利用数理统计方法,基于试验数据样本,建立了X80高钢级管线钢断裂韧性与夏比冲击功之间的经验关系式,并根据统计检验理论,对经验关系式进行了检验.检验结果表明,所建立的经验关系式与样本数据有着高度相关性,与现有的经验公式相比,更适合于X80高钢级管线钢管断裂韧性的确定.
【总页数】5页(P33-37)
【作者】骆建武;覃海涛
【作者单位】西安石油大学,西安,720021;青海油田管道输油处,青海,格尔
木,816000;西安石油大学,西安,720021;青海油田管道输油处,青海,格尔木,816000【正文语种】中文
【中图分类】TG142.1
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1.不同厚度国产X100高钢级管线钢的断裂韧性 [J], 马秋荣;张腾;李鹤;刘小峰
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高钢级厚壁管线钢低温断裂韧性控制技术研究
高钢级厚壁管线钢低温断裂韧性控制技术研究刘清友;贾书君;任毅【摘要】针对厚规格X80管线钢低温断裂韧性控制难题,从理论层面揭示了DWTT断裂韧性的影响机制,并通过实验室轧钢试验和工业试验证实了相变前奥氏体晶粒尺寸和室温组织中的马奥岛是影响厚规格X80管线钢DWTT性能的两大主要因素.借助热模拟试验研究得出了细化奥氏体晶粒尺寸和马奥岛的主要技术措施.结果表明,尽量避免粗轧高温区在5％～8％变形、适当提高Nb含量、提高粗轧最后两道次变形量和缩短间隔时间,可以使奥氏体再结晶晶粒尺寸控制在20μm以下;适当降低终轧温度、提高冷却速率、选择合理的终冷温度,可以将组织中马奥岛体积分数降低到10％以下,平均颗粒尺寸减小到1μm以下.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2019(042)007【总页数】10页(P39-47,54)【关键词】管线钢;厚壁;低温;DWTT断裂韧性;奥氏体晶粒尺寸;马奥岛【作者】刘清友;贾书君;任毅【作者单位】钢铁研究总院工程用钢所,北京100081;海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室,辽宁鞍山114000;钢铁研究总院工程用钢所,北京100081;海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室,辽宁鞍山114000【正文语种】中文【中图分类】TG406为保障国家能源安全，实现低碳排放和能源多元化供给，近年来我国正进一步加快“东北、西北、西南、海上”四大油气能源战略通道建设[1]。
其中，东北和西北通道途经高寒地区，严酷的低温施工和服役条件要求管道必须具备优良的耐低温性能。
同时，为了实现更好的经济效益，管道建设正向大型化方向发展，通过采用更高压力和更大直径的管道提高单管输送能力。
我国西气东输二线管道直径1 219 mm，输气量300亿m3/a；中俄东线为了将输气量提高到380亿m3/a，钢管直径提高到1 422 mm[2]。
管径增大相应地要求钢板宽度增加，使得钢板轧制过程中扭矩增大，并且厚度规格提升还导致钢板总压缩比降低，不利于组织细化。
基于主曲线法的高钢级管道环焊缝韧性表征
基于主曲线法的高钢级管道环焊缝韧性表征
李雨恒;马强;罗海宝;孟维健;宿彦通;孙伟;李德军;孟致远
【期刊名称】《焊管》
【年(卷),期】2024(47)4
【摘要】为了寻求高钢级管道环焊缝韧性的准确表征试验方法,对现有的冲击韧性与断裂韧性转化关系方法进行了对比分析,明确了不同方法的适用范围和限制条件。
开展了X80管线钢半自动焊环焊缝的断裂韧性试验,并采用主曲线法对管线钢环焊缝的韧性进行了表征。
结果表明,曲线法能够较好地描述高钢级管道环焊缝韧脆转
变区的韧性离散情况,高钢级管道环焊缝可以采用基于主曲线的韧性表征方法。
【总页数】5页(P20-24)
【作者】李雨恒;马强;罗海宝;孟维健;宿彦通;孙伟;李德军;孟致远
【作者单位】国家管网集团天津天然气管道有限责任公司;国家管网集团河北建投
天然气有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG407
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1.基于应变的高钢级管道环焊缝适用性评价
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韧度研究3.综合模糊理论与指数法的高钢级管道环焊缝风险评价4.高钢级管道环
焊缝断裂韧性与裂尖拘束关系5.高钢级管道环焊缝失效机理探讨与思考
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X120管线钢管爆破试验及止裂设计的研究
X120管线钢管爆破试验及止裂设计的研究杨扬;吕华【摘要】为了研究X120(827 MPa)钢管的爆破容量从而正确评估钢管的结构性能,进行了一系列的全尺寸试验和有限元分析,同时进行了爆破和断裂止裂研究,进行了全尺寸止裂试验以评估X120钢管材料本身的止裂能力.爆破试验和分析的结果表明,该X120钢管有很强的抗内压能力.试验所讨论的模型未预测到X120管线钢管固有裂纹止裂所需要的韧性,但是,在不太严格的设计情况下,对于有固有裂纹止裂能力的X120钢管可能具有足够的止裂韧性.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2014(037)001【总页数】5页(P68-72)【关键词】焊管;X120;管线管;爆破;有限元分析;止裂【作者】杨扬;吕华【作者单位】中国石油集团石油管工程技术研究院,西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,西安710065【正文语种】中文【中图分类】TE973.6随着运输成本的不断提高，人们开始通过提高钢管强度，减少用钢量的方法来减少管道成本，从而提高经济效益。
本研究结合埃克森美孚公司（以下简称美孚公司）的爆破试验，采用有限元分析对失效管道进行裂纹断裂和止裂研究，同时进行了全尺寸试验以评估材料本身的止裂能力。
结果表明，该钢管有很强的抗内压能力。
1 爆破试验输气管道的主要载荷是内压，在许多输气管道规范中允许环向拉应力达到管材规定最小屈服强度的80%。
X120钢管必须在压力达到应力水平时仍然能够安全使用。
为了保证足够的承压能力，通过爆破试验评估X120钢管的实际承压水平。
同时，利用有限元分析进一步认识和开发爆破极限状态的设计标准。
1.1 爆破试验过程及结果为了评估钢管的承压能力，2003年3月埃克森美孚公司的研究小组制作了长约3 m的X120钢管试样。
试样的两个端部用高压端盖焊接，每个试样的焊缝位置、焊缝热影响区（HAZ）和母材都装置了压力量规，当施加内压时就能获得各个位置的响应。
夏比冲击功结合剪切面积评价管线钢管韧性的意义
夏比冲击功结合剪切面积评价管线钢管韧性的意义吴金辉;李云龙;李记科;张鸿博;王长安;杨专钊;余大涛;高建忠【摘要】描述了夏比冲击宏观断裂过程,并对管线钢管材料在冲击载荷作用下发生断裂全过程力的变化以及冲击吸收能量与宏观断口的关系进行分析,指出了夏比冲击功结合剪切面积评价管线钢管材料韧性的必要性.【期刊名称】《石油工业技术监督》【年(卷),期】2010(026)003【总页数】3页(P12-13,37)【关键词】夏比冲击功;剪切面积;能量变化;管线钢管【作者】吴金辉;李云龙;李记科;张鸿博;王长安;杨专钊;余大涛;高建忠【作者单位】中国石油天然气集团公司,管材研究所,陕西,西安,710065;中国石油天然气集团公司,管材研究所,陕西,西安,710065;中国石油天然气集团公司,管材研究所,陕西,西安,710065;中国石油天然气集团公司,管材研究所,陕西,西安,710065;中国石油天然气集团公司,管材研究所,陕西,西安,710065;中国石油天然气集团公司,管材研究所,陕西,西安,710065;中国石油天然气集团公司,管材研究所,陕西,西安,710065;中国石油天然气集团公司,管材研究所,陕西,西安,710065【正文语种】中文管线钢管的断裂韧性是进行管道断裂评估的重要参数，断裂韧性好的管线钢管在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使得安全得到保证；夏比冲击试验由于其试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感的特点，已成为评价管线钢管冲击韧性的重要技术指标[1]。
在焊管生产实验过程中我们发现：即使是位置很近的同一材料尤其是焊缝和热影响区位置，其Ak值有时相差较大；有时Ak值很接近的两个试样，其剪切面积差异却很大。
实验过程测定的Ak值并没有明确的物理意义，不能作为表征金属制件实际抵抗冲击载荷能力的韧性判据，例如，两个试样冲断后，一个冲断力很大，位移很小；另一个冲断力很小，但位移很大，二者的冲击能量可能是相等的（图1），但是其剪切面积差距却很大，反映出材料的韧性水平是不同的。
不同厚度国产X100高钢级管线钢的断裂韧性_马秋荣
然后计算出室温 下 厚 度 为 １２，１０，８ ｍｍ 试 样 的δ０．２ 分别为０．３２３，０．２６７，０．２６５ ｍｍ。 表 ３ 给出了 不 同 厚度试样裂纹扩展阻力曲线拟合的函数关系。
（ｃ） 厚 度 ８ ｍｍ 图１ 不同厚度 ＣＴＯＤ 试样及预制裂纹尺寸示意 Ｆｉｇ．１ Ａｂｒｉｄｇｅｄ ｇｅｎｅｒａｌ ｖｉｅｗ ｆｏｒ ＣＴＯＤ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ ｏｆ １２ｍｍ （ａ）１０ｍｍ （ｂ）ａｎｄ ８ｍｍ （ｃ）ａｎｄ ｓｉｚｅ ｏｆ ｃｒａｃｋｓ
ＭＡ Ｑｉｕ－ｒｏｎｇ１，２，ＺＨＡＮＧ Ｔｅｎｇ２，ＬＩ Ｈｅ１，ＬＩＵ Ｘｉａｏ－ｆｅｎｇ３
（１．ＣＮＰＣ Ｔｕｂｕｌａｒ Ｇｏｏｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ′ａｎ ７１００６５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｘｉ′ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｔｈｉｒｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｂｕｒｅａｕ，Ｚｈｏｎｇｍｕ ４５１４５０，Ｃｈｉｎａ）
将预制好疲劳裂纹的试样采用三点弯曲试验方 法在 ＣＳＳ－８８１００型材料试 验 机 上 进 行 试 验，加 载 速 度为０．５ｍｍ·ｍｉｎ－１，通过夹 式 引 伸 计 采 集 裂 纹 尖 端两侧的张开位移。试验中将试样分别加载到所需 的位移，然后停机，将 试 样 压 断，测 量 断 口 上 的 初 始 裂纹长度ａ０ 和扩展后的裂 纹 长 度ａ，求 出 裂 纹 扩 展 量 Δａ；通 过 试 验 过 程 中 的 载 荷 和 位 移 曲 线 及 Ｐ－Ｖ 曲线计算得出 ＣＴＯＤ 值；最后拟合出裂纹扩展 阻 力 曲线（δＲ－Δａ），根据拟合的阻力曲线得出断裂韧 性 特 征 值δ０．２ 。
新的断裂韧性强度测试方法—桥式压痕法研究
新的断裂韧性强度测试方法—桥式压痕法研究
王宗英;Hansen,T
【期刊名称】《沈阳建筑工程学院学报》
【年(卷),期】1991(007)004
【摘要】采用一种新的桥式压痕法对两种陶瓷材料的断裂韧性强度进行了测试,并予以评价,实验结果表明,桥式压痕法(日本式裂纹)不仅适用于硬金属材料的断裂韧性强度测量,同时也适用于氮化硅等脆性材料,与其它测量方法相比,桥式压痕法所测取的K_(10)值是可信的。
【总页数】5页(P332-336)
【作者】王宗英;Hansen,T
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.15
【相关文献】
1.传统压痕法识别陶瓷材料断裂韧性的有效性研究 [J], 王家梁;马德军;白盟亮;黄勇;孙亮
2.采用数值分析的压痕法识别陶瓷材料断裂韧性的精度问题研究 [J], 王家梁;马德军;孙亮;肖富君
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材料系统说明01－SAMSS－022 1997年2月26日管线管断裂韧性试验方法
Saudi Aramco 案头标准
目录
1范围 2
2冲突与分歧 2
3参考文献 2
4管线管等级 2
5测试方法 3
6夏氏冲击功测试方法 3
7重力落锤冲击试验 4
8重新测试 4
9报告 4
10标准 4 1／4
文件范围：01－SAMSS－022
出版日期：年月日
计划再版：年月日
1 范围
本规范规定了适用API 5L管线管的冲击测试方法，当Saudi Aramco工程标准有要求时，名义直径大于或等于6英寸，壁厚为6.3mm到3.8mm（0.25到1.5英寸），对于野外铺设的管线管、流管、干线管，工作条件在0℃以上，应符合本规范要求。
本规范是01－SAMSS－033和01－SAMSS－035的增补要求，并且应附加于相关要求，引用要求和订单之兵团。
本说明不适用于平端管线管。
2 冲突与分歧
2.1 当本说明与其它适用的Saudi Aramco材料系统说明（SAMSSs）、工程标准
（SAESs）、标准图样（SASDs），或工业标准、代号和形式菜任何冲突时，应
由公司或习方代理人写书面材料，通过Saudi Aramco咨询服务部的主管
人来解决。
2.2 将与本规范有偏差的全部要求用书面材料交给公司或买方代理代，他将按
公司内部程序SAEP－302处理并将这些要求转交给Dhahram市的Saudi Aramco咨询服务部的主管人。
3 参考文献
本规范所涉及的材料、设备、设计、结构、维护和设备及修理的选择应遵从下列参考文献的最新版本，除非人其它通知或这些文件指定的章节有变动。
3.1 Saudi Aramco参考文献
Saudi Aramco工程程序
SEAP－302 为获得一项Saudi Aramco强制的设计要求的指导 Saudi Aramco材料系统说明
01－SAMSS－033，API 5L 电焊管线管
01－SAMSS－035，API 管线管
3.2 工业代号和标准
美国石油学会
API 5L－SR 5＆6 管线管说明，附加要求5（SR5）和附加要求6（SR6）
4 流体管分类
符合本说明范围的流体管，在这里根据在不同类型流的条件下服役所要求的冲击强度来分类。
2／4
文件范围：01－SAMSS－022
出版日期：年月日
计划再版：年月日
4.1 Ⅰ级管线管：该级管线管用于输送液体，最大蒸汽压超过690Kpa（100Psi）。
4.2 Ⅱ级管线管：该级管线管用于输送汽体，两相流动，和液体管线，例如NGL，
其蒸汽压可能会超过690Kpa（100Psi）。
5 测试
5.1 夏氏V型缺口冲击测试：Ⅰ级、Ⅳ级需进行此项测试。
5.2 重力落锤冲击测试：Ⅳ级需进行此项测试。
6 夏氏V型缺口冲击测试
6.1 测试总要求
6.1.1 夏氏V型缺口冲击测试应符合API 5L－SR5的要求，除非在这里
有改动。
6.1.2 所有测试应在0℃的条件下进行。
6.2 试样尺寸及取样位置
6.2.1 全尺寸试样(10×10mm)，可以或不用端部锥形试样(API 5L 41版)。
在任何可能的时候都可以使用，并且管样在用机械法加工成全尺
寸试样前可以压扁。
小尺寸试样，可以不用端部锥形试样，仅当
管材由于壁厚原因不能够提供全尺寸试样时，才允许采用该试样。
当采用端部锥形或压扁后的试样，其尺寸尽可能采用大尺寸。
小
尺寸试样的夏氏冲击功的测量值应乘以10／T（T为夏氏冲击试样
在缺口方向上的厚度mm），为了计算出其等效尺寸的冲击值。
6.2.2 所有试样的取向应与轧制方向垂直（横向取样），应采用API 5L
SR5A.1规定的取样方向，除了螺旋焊管（螺旋焊缝）。
试样应与
螺旋焊缝方向呈横向（与螺旋焊缝垂直）。
6.3 验收规范
6.3.1 Ⅰ级管线管
6.3.1.1 测试结果应符合API 5L－SR5A的要求（剪断面积），
最小吸收功的值（SR 5B）无要求。
6.3.1.2 仅对管材基体材料测试。
6.3.2 Ⅳ级管线管
6.3.2.1 最小夏氏冲击功的值应由买方根据相关要求，引用标
准和订单来确定。
3／4
文件范围：01－SAMSS－022
出版日期：年月日
计划再版：年月日
6.3.2.2 (略)
6.3.2.3 所有基体金属夏氏断裂剪切值应至少为85%。
7 重力落锤冲击测试
7.1 所有钢级的管线管，直径为20英寸或更大的Ⅳ级管线管必须进行此项测试。
每炉取两个试样。
根据API 5L－SR6的标在0℃测试，试样剪切值不应小于
85％。
7.2 例外：如晨管线管数量小于305米，符合引用要求，订单或其它要求的管线
管可以不做重力落锤冲击测试.大订单不可以为了符合此例外要求，而将订
单分割成几个小订单。
8 重新测试
若一批试样不符合所要求的强度规范，可以进行重新测试。
重新测试的试样必须从先前不符合要求的要磁管的连接处取样。
如果试样符合要求，该批次所有管子都应被接收。
如果试样又不符合要求，制造商可以再对该批次的管子在两个附加的连接处取样进行重新测试。
如果这两个试样重新测试的结果符合要求。
除了取样的样管外，剩下的管子都应接收。
如果一个试样或两个试样的最终重新测试没有达到要求，管子应逐支取样验收。
合格后方可接收。
9 报告
测试证明书应用英文提供。
证明书应包括试样尺寸、位置、取向、剪切优越玫试样尺寸的吸收功的折算值（对于Ⅳ级管）。
10 标记
管子标记应包括“01－SAMSS－022 Class Ⅰ”或“01－SAMSS－022 Class Ⅳ”, 标记应在合适的位置上。
4／4。