ASME规范关于碳钢和低合金钢钢板拉伸试验的若干规定.pdf

第 3 3卷第 6 期2 0 1 2年 1 2月 化工装备技术 1 3 A S ME规范关于碳钢和低合金钢钢板拉伸试验的若干规定 李可新 张 丽于美娜郭 晶 大连 日立机械设备有限公司 摘要现代钢板 生产技术的特点是熔炼炉的容积小和广泛采用连铸技术 AS ME规 范关于 碳钢和低合金钢钢板拉伸试验的某些规定 尤其是取样数量 与这种生产方式有关 关键词钢板碳钢低合金钢拉伸试验单元坯一次轧制量AS ME规 范 中图分类号TQ 0 5 0 4 1 Re q u i r e me n t s f o r Te n s i l e Te s t o f Ca r b o n a n d Lo w Al l o y S t e e l Pl a t e s i n AS M E Co d e L i Ke x i n Z h a n g L i Yu Me i n a G u o J i n g Ab s t r a c t T h e mo d e r n p r o d u c t i o n o f s t e e l p l a t e s i s c h a r a c t e r i z e d b y u s i n g me l t i n g f u rna c e s w i t h s ma l l v o l u me c a p a c i t y a n d a d o p t i n g c o n t i n u o u s c a s t i n g t e c h n o l o g y l a r g e l y Re q u i r e me n t s s p e c i f i e d i n AS ME c o d e f o r t e n s i l e t e s t e s p e c i a l l y o n n u mb e r o f t h e s a mp l e s a r e i n t h e w a y o f t h i s p r o d u c t i o n mo d e Ke y wo r d s S t e e l p l a t e s Ca r b o n s t e e l L o w a l l o y s t e e l T e n s i o n t e s t P l a t e a s r o l l e d AS ME c o d e 0 前 言 A S M E材料标准很多 除了特殊要求和需要选 择的要求规定在各具体材料标准中外 共同的要求 一 律规定在同类材料的通用标准中 压力容器用碳 钢 和低合 金 钢钢 板 的通 用标 准是 S A一 2 0 S A一 2 0 M 它适用于 3 4 项具体钢板标准 A S ME规范每年都进行修订 因而技术进步能 够及时得到反映 在碳钢和低合金钢钢板拉伸试验 方面 也有很多与既往认识不同之处 这是为适应 钢板生产技术改变在材料试验方面所做的调整 1 钢板的生产过程简介 为理解规范对碳钢和低合金钢钢板拉伸试验所 做的某些规定 需要具备现代钢板生产技术的基本 知识 1 1 钢的冶炼 目 前在碳钢和低合金钢生产中虽然还允许使用 平炉炼钢 见文献 1 第 5 1 节 但应用最普遍 的 还是转炉和电炉 为进一步改善钢的质量 还配合 使 用各 种形 式 的精 炼 r e f i n i n g 和二 次熔 炼 s e c o n d m e l t i n g 技术 与平炉相比 这些冶炼设 备的容量都要小得多 1 2 浇注 冶炼好的钢既可以像以往那样浇注成一个个的 钢锭 i n g o t s 也可以采用连续浇铸技术 浇铸成 连铸坯 s l a b 见文献 1 第 5 2 节 1 3 连铸坯的炉号及单元连铸坯 冶炼好的每一炉钢浇铸前都要进行熔炼分析 并由一个炉号来代表 根据文献 1 第 5 2 1 条 几炉具有相同公称 化学成分的钢一次连续浇铸形成的连铸坯也要由一 李可新 男 1 9 7 1年生 高级工程师 大连市 1 1 6 0 3 2 1 4 化工装备技 术 第 3 3卷第 6 期 个共同的炉号代表 只有当钢的公称化学成分改变 成另外一个等级的钢时 才给连铸坯另起一个炉 号 两个不同炉号的连铸坯可以连续浇铸在一起 但以后必须分离开 而且还必须切除足够长一段过 渡段 应当注意 连铸坯 的炉号和形成连轧坯的各炉 钢的炉号不是一 回事 如何确定连铸坯的炉号 是 钢厂的事 从形式上可能看不出连铸坯的炉号与形 成它的各炉钢的炉号间的关系 但也可以使连铸坯 的炉号和形成它的各炉钢的炉号间有某种关联 就 像文献 2 在对 多炉 m u lt ip l e h e a t 钢锭 定义中描述的那样 连铸过程可用图 1 加以说明 图中炉号为 1 2 3 和 4的四炉钢具有相同的公称化学成分 炉 号为 1 2 3 和 4 的另四炉钢也具有相 同的公称 化学成分 但与前面四炉的不同 前四炉钢连续浇 铸形成一个炉号的连铸坯 s l a b 后 四炉钢接着 连续浇铸又形成另一个炉号的连铸坯 两个不同炉 号的连铸坯虽然是浇铸在一起的 但需要分割开 来 而且 中间一定长度的过渡段要扔掉 审 审 审 审 审 审 炉号4 炉号3 炉号2 炉号1 炉号4炉号3炉号2 切割成 s l a b 块 i n 块 d i 的 v i 单 d u 元 a l s 连铸坯 切 机连 s 铸 l a b 坯 l a b I 炉号l 图 1 连续浇铸 和连铸坯的生产过程 关于公称化学成分 在 A S M E规范中没有找到 专门的定义 但它一定是关于元素含量的一个个范 围 或一个个极限值 绝不会是一个个单一固定 值 因为再先进的冶炼技术 虽然可以使连续几炉 钢化学成分十分接近 但也绝不会完全相同 根据 S A一 2 0 S A一 2 0 M l 第 5 2 1 2款所说 把两个炉号 的连铸坯通过切除过渡段而分离开 就是把不同等 级 s e p a r a t e t h e g r a d e s 的钢坯分开 的说法推 断 公称化学成分就是在具体钢板标准中对每个等级的 钢板规定的元素含量范围或极限含量 例如 C为 0 0 5 一 0 1 5 M n为 0 3 0 0 6 0 P为 0 0 3 5 S 为 0 0 3 5 S i 为 0 0 5 C r 为 2 7 5 3 2 5 Mo为 0 9 0 1 1 0 就 是 S A一 3 8 7 S A一 3 8 7 M 中 G r 2 1 这个等级 g r a d e x 3 1的钢板的公称化学成分 由此看来 即使同一炉号的连铸坯 不同区段 的化学成分虽然都在某具体钢板标准对某等级钢规 定的公称化学成分范围之内 但实际化学成分还是 有差别 的 因为它们不是 由同一炉钢 而是 由几炉 钢前后接续浇铸而成的 即使是同一炉号的连铸坯 也都很长 需要切 割成许多小块以便轧制 切割形成的这一个个的小 块连铸坯称作 单元连铸坯 i n d iv i d u a l s l a b 这是在连铸生产线上 当连铸坯还处在红炽状态下 就完成的 如 图 2 所示 图 2 由一块单元连铸坯 或一个钢锭 直接轧制成钢板过程 l 4 轧制 无论单元连铸坯还是钢锭 都是铸造组织 都 需要通过轧制才能生产出钢板 钢厂可以直接把单元连铸坯或钢锭轧制成一张 张的钢板 提供给采购方 也可以在轧制到要求的 厚度和宽度后先卷绕成卷钢 c o i l 以后再裁切成 钢板提供给用户 卷钢为热轧状态 见文献 1 第 3 1 1 条 如果钢板需要热处理 可在裁切成钢板 后再进行 1 5 钢板 的热处理状态 提供给用户的钢板可以是轧制状态 也可以经 过不同形式的热处理 碳钢和低合金钢钢板的热处 理状态有正火 N 正火加回火 N T 或淬火加 回火 Q T 钢板的热处理可以由钢厂或开卷厂进行 也可 以由容器制造厂 即压力容器钢板的用户进行 如果钢板要求的热处理 钢厂或开卷厂没有进 行 而留待容器制造厂进行 那么发运到容器制造 厂的每张钢板的标识系统 中 在钢板标准编号 s p e c i f i c a t i o n n u m b e r 后 面 一 定 有 一 个 字 母 G 它是 G r e e n 一词的首字母 表示钢板还是 青涩未成熟 的 以后容器制造厂完成了要求的 热处 理 后 再 在字 母 G 后 面加 上 一 个 字 母 表示要求的热处理已经完成 这些都需要反 映 在 钢 板 的 材 料 试 验 报 告 ma t e r i a l t e s t 2 0 1 2 年 1 2月 李可新等 A S ME规范关于碳钢和低合金钢钢板拉伸试验的若干规定 1 5 r e p o r t 简称 M T R 上 即通常所说的合格证上 2 对钢板拉伸试验的若干规定 2 1 试块数量 要求切取的拉伸试验试块数量 n u m b e r o f t e s t c o u p o n s 与钢板 的生成方式 热 处理状态和热处 理 由谁进行有关 2 1 1 钢板由钢厂用单元连铸坯或由钢锭直接轧制 而成 2 1 1 1 钢板要求的热处理由钢厂完成 a 钢板为轧制状态 或为除淬火加回火 Q T 以外的其他热处理状态 对 这种情 况 规 范原 文是这样 说 的 O n e t e n s i o n t e s t c o u p o n s h a l l b e t a k e n f r o m e a c h p l a t e a s r o l l e d 什么是 p l a t e a s r o l l e d 呢 首先 它是一个 复合词 而不是 3 个词 因为中间有连字符 因为 与 e a c h 连用 可以肯定它是名词 而且是可数 名词 文献 2 有专门关于它的定义 p la t e a s r 0 l l e d t h e q u a n t i t y o f p l a t e p r o d u c t r o l l e d a t o n e t i me e i t h e r f r o m a n i n d i v i d u a l s l a b o r d i r e c t l y fro m a n i ng o t 译成汉语就是 由一块单元连铸坯或直接由一 个钢锭 一次轧制出的钢板产品的数量 或张数 可见它定义的是钢板数量 张数 而不是状态 所 以决不可把 p l a t e a s r o l l e d 与 p l a te a s r o l l e d 或与 a s r o l l e d p l a t e s 混同 后二者说 的是 轧制状态 的钢板 指的是钢板 的状态 而 前者指的是钢板数量 张数 规 范 对 该 术 语 定 义 还 有 进 一 步 的 说 明 d i s c u s s i o n 它说该术语不涉及钢板 的状 态 一 个 p l a t e a s r o l l e d 的钢板 可 以是轧 制状 态 也可 以经过一种或多种表面处理或热处理 或既经 过表面处理又经过热处理 目 前我国还没有与此对应的术语 各钢厂可能 各有 自己的叫法 为叙述便利起见 本文不妨暂时 把它翻译成 单元坯 锭 一次轧制量 一 块单元连铸坯或一个钢锭 肯定是一次轧制 完的 绝不会分成几次轧制 一块单元连铸坯或一 个钢锭轧制成的钢板也不会 只是 一张 而是很多 张 除非要求的钢板特别厚 单元连铸坯或钢锭又 非常小 有了上面这些认识后 关于这几种供应情况下 的取样数量就不难理解了 把规范条文译成汉语就 应该是 从每一单元坯 锭 一次轧制量的钢板中 应取一个拉伸试验试块 或不用专门术语 把规范定义和规范条文结合 起来翻译 那就是 从由一块单元连铸坯或直接由 一 个钢锭一次轧制成的钢板 中应取一个拉伸试验试 块 规范中文译本 完全没有搞 明白这一段话的意 思 把 p l a t e a s r o l l e d 翻译成了 轧制板 把 整个句子翻译成了 应从每张轧制板取一个拉伸试 块 这显然是错误 的 首先说状态 在本节条件下提供的钢板固然包 括轧制状态 a s r o l l e d 但也包括除淬火加回火 Q T 以外的其他热处理状态 例如正火状态 正火加回火状态 怎么能用一个 轧制板 概括 呢 而且规范定义说得再明白不过 即 p l a t e a s r o ll e d 不涉及钢板状态 仅指数量 再说取样数量 如果规范的本意是逐张取样 根本用不着引入一个专门术语 p la t e a s r o l l e d 直接 写 成 O n e t e n s i o n t e s t c o u p o n s h a l l b e t a k e n fr o m e a c h p l a t e 谁也不会做不同理解 而且句子 还简单 后面将要提到的文献 5 就是这样表述的 有一次 向一家德 国公 司订 购制造 P T A结 晶器 的 c r M o 耐热钢板 要求逐张 e a c h p l a t e 进行 成品分析 p r o d u c t a n a ly s i s 供方回复说 分析量 太大 可 否 改 为 e a c h p l a t e a s r o l l e d 可见 e a c h p l a t e a s r o l l e d不是 逐张 再看本文后面第 2 1 2 2 b 项 那里说的钢板 状态和这里相 同 只是钢板不是直接轧制而成 而 是由卷钢 c o il 开卷裁切而成 由一卷卷钢裁切 出来的钢板当然不止一张 但取样数量却是每一卷 卷钢取一个拉伸试验试块 怎么到了这里就突然严 格到逐张取样 了呢 碳钢和低合金钢钢板是种类繁多 用量最大的 一 类材料 里面虽然有像 9 一 N i 钢和 2 2 5 C r 一 1 一 M o 那样的高级钢板 但更多的还是普通碳钢 C Mn 钢和其他简单的合金钢 难道这些材料也要求逐张 钢板取样 这和实际情况恐怕太不符合吧 查了一下 S A一 2 0 S A 一 2 0 M管辖 的 3 4个钢板标 准 只有一个 即 S A 一 3 5 3 S A 一 3 5 3 Mt 规定每张钢 1 6 化工装备技术 第 3 3卷第 6 期 板取一个拉伸试验试块 文献 5 第 7 1 3 条 文 献 5 涉及的钢板是两次 正火加 回火 的 9 一 N i 钢 不是淬火加回火钢 如果像规范中译本译者理解的 那样 文献 5 的这一规定就多余了 还有一个钢板标准 即 S A 一 8 4 1 S A 一 8 4 1 M 规 定每个单元连铸坯或直接由一个钢锭轧制出的钢板 进行 2 次拉伸试验 试块从 1 张钢板的两端各取 1 个 共取 2个 见文献 6 第 6 2 1 条 文献 6 涉及 的钢板 是 控轧 钢板 t h e r mo me c h a n i c a l c o n t r o l p r o c e s s 缩写为 T MC P 文献 5 和文献 6 都因为与文献 1 中的 通用要求不同 所以才需要专门条文规定 其他 3 2 项标准因为与文献 1 的通用规定相同 所以 再没有关于取样数量的条文 可见以这几种状态供应的钢板 除文献 5 以 外都不是逐张取样 逐张取样只是对少数特殊用途 钢板的特殊要求 b 钢板以淬火加回火状态提供 每张钢板应取两个拉伸试验试块 2 1 1 2 钢板要求的热处理由容器制造厂进行 这种情况涉及的钢板都是要求热处理的 但钢 板的热处理不是在钢厂进行 而是由容器制造厂完 成 在这种情况下 由钢厂发运到容器制造厂的钢 板都是轧制状态 a s r o l l e d 但不管要求的热处理 是何种形式 N N T或 Q I 1 钢厂都需要证明虽 然提供的钢板是轧制状态 但经过要求的热处理 后 性能是能够保障达到相关钢板标准要求的 为 此规范规定 钢厂应从每一 p l a t e a s r o l l e d 的 钢板中取一个试块 把试块按要求进行热处理后做 拉伸试验 并把试验结果记人材料试验报告 即合 格证中 随同钢板一起提供给用户 文献 1 第 1 1 1 1 条最后面一段话说的就是这种情况 容器制造厂进行完要求的热处理后还得取样进 行拉伸试验 以证明容器制造厂进行的热处理效果 的符合性 取样数量跟热处理形式有关 如果是淬 火加回火 就逐张取样 而且每张钢板取两个拉伸 试验试块 其他热处理形式 按每个 p l a t e a s r o l l e d 取一个拉伸试验试块处理 2 1 2 钢板 由钢厂或开卷厂用卷钢裁切而成 2 1 2 1 裁切成的钢板不热处理 或 只进行消除应 力热处理 对这种情况 见文献 1 第 1 1 1 2条 规范 规定需从每卷卷钢中至少要取 3个拉伸试验试块 第一个试块在紧靠第一张合格钢板前面切取 第二 个试块在卷钢的大约中间位置切取 第三个在紧靠 最后一张合格钢板后面切取 对试块取出位置需稍加说明 一 艘 隋况是 从一卷卷钢开始裁切钢板时 先 要在卷钢露在最外面的一端切取一段加工试样 进 行拉伸试验 如果试验合格接着裁切出的第一张钢 板就是第一张合格钢板 如果试验不合格 就还得 往后退一段距离 再取样进行试验 直至试验合 格 接着合格试样取样位置后面裁切出来的第一张 钢板就是第一张合格钢板 也可能第一次取样试验结果还没有出来 就一 张张地开始裁切钢板了 在这种情况下 等试验结 果出来 如果合格 那裁切出的头一张钢板就是第 一 张合格钢板 但如果不合格 那就还得在裁切出 的第一张钢板 紧靠第二张钢板的位置处再取样 进行试验 如果这次试验合格 裁切出的第二张钢 板才算第一张合格钢板 如果不合格 还得再在第 二张裁切出来的钢板 靠近第三张钢板的位置处取 样继续试验 如此向后推移 直至试验合格为止 合格试验位置后面紧接着的那张钢板才是第一张合 格钢板 要求的第三块试块是在一卷卷钢裁切到最后 待剩下的材料不再够一张钢板时 才从剩下的那段 材料上切取试块进行试验 试验结果也有合格和不 合格两种可能 如果合格 那么最后裁切出的那一 张钢板 就是最后一张合格钢板 如果不合格 就 得在裁切 出的最后一张钢板靠近倒数第二张裁切出 的钢板处取样试验 如果这次试验合格了 裁切出 的倒数第二张钢板才是最后一张合格钢板 如果这 次试验还不合格 就还得再在倒数第二张裁切出的 钢板靠近倒数第三张钢板处取样试验 如此向前推 移 直至试验合格为止 这时试验合格位置前面紧 接着的那张钢板才算最后一张合格钢板 要求的第二块试块 大约在一卷卷钢的中间位 置切取就行 不是要求很准确 用从中间位置取出的试块加工出的试样进行试 验同样有两种可能的结果 如果合格 从前面裁切 出的第一张合格钢板 到最后一张合格钢板之间的 全部钢板就都算合格 如果不合格 那这些钢板都 应判为不合格 因规范是这么规定的 任何两个合 2 0 1 2年 1 2月 李可新等 AS ME规 范关于碳钢和低合金钢钢板拉伸试验的若干规定 1 7 格试验位置之间的钢板都是合格钢板 文献 1 第 l 1 1 2 2 款 一个不合格试验位置到相邻一个合格 试验位置之间的钢板都是不合格钢板 文献 1 第 1 1 1 2 3 款 现在是中间试验位置不合格 所以由 这一卷卷钢裁切出来的钢板就全都应算作不合格 了 但是可以继续取样 再进行试验 问题是向那 个方 向推移取样继续试验 呢 文献 1 第 1 1 1 2 3 款 说 向任 何方 向 i n e i t h e r d i r e c t i o n 这 就有 问 题 如果向前推 试验合格只能证明第一张合格钢 板到此次试验合格位置之间的钢板合格 怎么能证 明到最末一张合格钢板间的钢板也是合格的呢 是 否还需要向后推移取样进行试验呢 似乎应该 但 是规范却没有这样规定 还有一种情况 就是采购量不多 裁切够需要 的钢板张数后 还不到下一个标准取样位置 假设 一 卷卷钢可裁切出 1 5 张钢板 但采购量只有 5张 裁切够 5 张后 不到中间取样位置 或采购量为 1 0张 裁切够 1 0张后 不到卷末取样位置 对这 种情况规范 的规定是 裁切到需要 的张数后 就接 着往后倒 就近切取一块试块进行试验 当然也可以像本节开头那样 虽然订货量少 也 把一卷卷钢全都裁切成钢板 把按合同供货剩下的 库存起来 等待别的用户需要时 再提供给他们 注意 本节提到的消除应力热处理 不是材料 标准要求 的热处理 而是为消除 因开卷 d e c o i l i n g 调平造成的应变 s t r a i n 和冷作硬化 c o l d w o r k i n g 而进行 的热处理 而且这样 的钢板 以后 不再进行其他形式的热处理 如果钢板以后还要进行其他形式的热处理 即 使存在因开卷校平造成的应变和冷作硬化 那也用 不着进行消除应力热处理 因为进行其他形式的热 处理时 开卷调平造成的应变和冷作硬化也就随之 消除了 2 1 2 2 钢板要求的热处理 由钢厂或开卷厂进行 a 要求的热处理为除淬火加回火外的其他热 处理 每卷卷钢取一个拉伸试验试块 文献 1 第 1 1 1 3条 b 要求的热处理为淬火加回火 每张钢板应 切取两个拉伸试验试块 文献 1 第 1 1 1 3 条 2 1 2 3 要求的热处理 由容器制造厂进行 在这种情况下 钢厂或开卷厂 把裁切出来的 钢板调平后便可提供给用户 钢板的热处理由容器 制造厂进行 在这种情况下 不管以后进行的热处 理是什么形式 钢厂或开卷厂只需要从每卷卷钢中 切去一个拉伸试验试块 该试块经过要求的热处理 后进行拉伸试验 以证明提供的钢板进行完要求的 热处理后 性能是能够保证 的 见文献 1 第 1 1 1 4条 容器制造厂进行完要求的热处理后 自己还需 再按本文第 2 1 2 2款的规定 依热处理形式不同 取不同数量 的试块进行拉伸试验 以证明最终状态 的钢板性能满足相关材料标准要求 2 2 拉伸试验试样的形式 延伸率的测定及调整 2 2 1 拉伸试样的形式 规范规定 对于文献 1 适用的3 4 个钢板标 准 使用 S A 一 3 7 0 S A 一 2 7 0 Mt71 中规定的三种标准拉 伸试样 它们分别是 标距 2 0 0 m m 8 i n 宽 4 O mm 1 5 i n 矩形截面试样 标距 5 0m m 2i n 宽 1 2 5 mm 0 5 i n 矩形 截 面试样 和标距 5 0 m m 2 i n 直径 1 2 5 m m 0 5 i n 圆形截面试样 以后分 别 简称 为 2 0 0 mm 8 i n 扁试 样 5 0 m m 2 i n 扁试样和 5 0 m m 2 i n 圆试样 它们的应用范围 见图 3 图 3 为示意图 横坐标没有按比例标定 2 O l O H0 钢板公称厚度 mm 图 3 不 同试样的应用范围 2 2 2 2 0 0 m m扁试样 的标距 为测定材料的延伸率 e l o n g a t i o n 拉伸试样 上须预先打上表示标距的标记点 对于 2 0 0 mm 8 i n 标准扁试样 文献 7 图 3的注 1 规定 了 两种标距打法 一种是在试样减截面段 r e d u c e d s e c t i o n 相距 2 0 0 m m 8 i n 打两个点或两排点 另一种是把 2 0 0 m m 8 i n 平均分成 8 段 每段长 2 5 m m 1 i n 在两端和每个分隔点处各打一个点 或一排点 共 9 个点或 9 排点 如图4 a 所示 2 2 3 延伸率的测定 材料的延伸率有两种 一种是在 5 0 m m 2 i n 1 8 化 工装备技术 第 3 3卷第 6期 b 图4 2 0 0 mm扁试样上标距的另一种标定方式 及在其上测定 5 0 mm延伸率的方法 标距上测得的 规范称作 5 0 m m 2 i n 延伸率 e l o n g a t i o n i n 2 i n 5 0 mm 另一种是 在 2 0 0 m m 8 i n 标距上测得的 称作 2 0 0 mm 8 i n 延伸 率 e l o n g a t i o n i n 8 i n 2 0 0 mm 5 0 m m 2 i n 延伸率 自然是在 5 O m m 2 i n 扁试样 或在 5 0 m m 2 i n 圆试样 上测 出的 但在 2 0 0 m m 8 i n 扁试样上 两种延伸率都可以 测 这就是为什么这种试样标距有两种打法的原 因 在 2 0 0 m m 8 i n 扁试样上测 2 0 0 m m 8 i n 延伸率 和在其他两种试样上测 5 0 m m 2 i n 延伸率 都无须多说 如何在这 2 0 0 m m 8 i n 扁 试样上测取 5 0 m m 2 i n 延伸率 呢 规范是 这样规定的 使用 2 0 0 m m 8 i n 扁试样 延伸率 在包含拉断处 i n c l u d i n g f r a c t u r e 且伸长最大 s h o w i n g t h e g r e a t e s t e l o n g a t i o n 的 5 0 m m 2 i n 标距上测量 图4 a 表示的就是这样一种标距等分成 8 段 的2 0 0 m m 8 i n 扁试样 图4 b 表示拉断后的 情 况 在 图 中试 样 断在 点 5和点 6之 间 所 以 点 5 6 这 一 段 一 定 要 算 上 另 外 一 段 是 取 点 4 5 还 是取点 6 7 那 就看这 两段 哪一段长 了 哪一段长就取哪一段 图中表示 的情况是点 6 7一段比点 4 5一段长 所以就用点 5 7之间的 长度来计算延伸率 这样计算出的延伸率究竟是 2 0 0 m m 8 i n 延伸率 还是 5 0 m m 2 i n 延 伸率 呢 是 5 0 m m 2 i n 延伸率 这可以从 文献 5 的规定判断出来 文献 5 规定对厚度 2 0 mm 3 4 i n 和 2 0 m m 3 4 i n 以下 的钢板 就 用这种方法测定钢板延伸率 而文献 5 给出的合 格标准就只有 5 0 mm 2 i n 延伸率 的数据 2 2 4 钢板标准中关于延伸率的规定 在 S A一 2 0 S A一 2 0 M 适用 的 3 4个钢板 标准 中 大部分标准都同时给出了两种延伸率的合格指标 文献 1 第 1 1 6 4 条说 这并不是说两种延伸率都 要求同时测定 而是只要根据钢板厚度选择适 当试 样 按试样标距测定其中一种就行了 即如果采用 的拉伸试样是 5 0 m m 2 i n 扁试样或 5 0 m m 2 i n 圆试样 那就只测定 5 0 m m 2 i n 延伸率 如果使用的拉伸试样是 2 0 0 m m 8 i n 扁试样 而 又没有其他说明 那就按 2 0 0 m m 8 i n 标距测定 2 0 0mm 8 i n 延伸率 凡要求用 2 0 0 m m 8 in 扁试样测定 5 0 m m 2 i n 延伸率 的场合 具体钢板标准都有专门说 明 当然有这样要求的标准也不少 2 2 5 延伸率的调整 2 2 5 1 薄钢板延伸率合格标准的调整 文 献 1 第 1 1 6 1条 说 对 于 厚 度 8 mm 0 3 1 2 i n 以下的钢板 当使用 2 0 0 m m 8 i n 扁 试样时 实际测出的延伸率偏低 所以具体钢板标 准中规定的 2 0 0 m m 8 i n 延伸率 合格标准需 要适当往下调 下调值与钢板厚度有关 详见文献 1 第 8 0 页 本文不再抄录 由于此原因 很多钢 板标 准规定 厚度 2 0 mm 3 4 i n 或 2 0 m m 3 4 i n 以下的钢板拉伸试样使用 2 0 0 m m 8 i n 扁试样 但以包含断口且伸长最大的5 0 m m 2 i n 标距为基 准测量 5 0 m m 2 i n 延伸率 而不测定 2 0 0 m m 8 i n 延伸率 这样就避开了延伸率调整的 麻烦 当然也有很多钢板标准没有这样规定 如果 用 2 0 0 mm 8 i n 扁试样测定 2 0 0 m m 8 i n 延 伸率 那标准中给出的延伸率合格标准就得根据 钢板厚度往下调整 2 2 5 2 厚钢板延伸率合格标准的调整 文献 1 第 1 1 6 1 条说 对于厚度 9 0 m m 3 5 i n 以上 的钢板 用 5 0 m m 2 i n 试样测出的延伸 率也偏低 所以钢板标准 中给出的 5 0 mm 2 i n 延伸率 合格标准值也得往下调 具体调低的数值 与钢板厚度有关 详见文献 1 第 9 1 页 本文也 不再抄录 3 讨论 3 1 除了淬火加回火的钢板要求每张钢板取两个 拉伸试验试块外 其他都不是逐张取样试验 而是 2 0 1 2 年 1 2月 李可新等 A S ME规范关于碳钢和低合金钢钢板拉伸试验的若干规定 1 9 从每个 p l a t e a s r o l l e d 即从一块单元连铸坯 i n d i v i d u a l s l a b 或一个钢锭一次扎制成 的钢板 中 或从每一卷卷钢裁切 出来的钢板中取一个拉伸试验 试块 这样的取样单位比过去一个 批号 包括的 钢板要少得多 即试验单位变小了 这主要是由于 一 个炉号的连铸坯是由很多炉钢连续浇铸而成的 而各炉钢的化学成分虽然都在规定的公称范围之 内 但并不完全相同 因此为使试验更具代表性而 做了调整 但即便如此 在由一个炉号的连铸坯分 割成的许多块单元连铸坯中 总有几块 即处在前 后连续浇铸的两炉钢结合处的单元连铸坯 首尾化 学成分并不一样 因为它们是由两炉钢浇铸成的 由这样 的单元连铸坯轧制成 的钢板中 也一定有几 张钢板也是这样的情况 这样由一个试块的试验结 果来代表 就有一定的不准确性 所以在 A S M E规 范中虽然 批 1o t 这一术语还保留着 但 批 号 1 o t n u m b e r 这一术语没有 了 而且 批 的定义也发生了一些微妙的变化 过去钢板 批 的定义是 由同一炉号的钢在相 同条件下一次生产 出来 的 厚 度相同或相近 不超过一定数 量 的钢 板 现在规范对 批 的定义是这样 的 a d e fi n i t e q u a n t i t y p r o d u c t ma n u f a c t u r e d u n d e r c o n d i t i o n s t h a t a r e c o n s i d e r e d u n i f o r m 译成汉语应该是 在认为一 致 的条件下制造 出来 的一定量 的产 品 相 同条件 t h e s a m e c o n d i t i o n 变成 了 一致条件 u n i r m c o n d i t i o n 而且还加 了 认为 两个字 认 为一致 谁认为呢 当然是标准制定者 而不能是其他人 从下面的介绍中还可以看出 这 个 认为一致 的条件 是因不同情况而异的 文献 1 第 1 1 7节和附录 X 2公开承认了这种 不准确性 并认为对一般用途压力容器可 以不予考 虑 对重要用途的压力容器 可以通过提 出附加要 求 增加取样和试验数量 美 国钢铁协会 AI S I 上世纪 7 0 年代曾做过专门研究 A S T M根据 A I S I 的研究数据 得 出 在一个 p l a t e a s r o l l e d 内的 钢板中 抗拉强度波动的标准偏差大约为 3 屈 服强度为 5 延伸率为 3 对于像文献 5 和文献 6 那样具有特殊成 分 或用特殊方法制造出的钢板 通过增加取样数 量 可以减小这种不准确性 对一些特别重要应用场合 这一点 不准确 性 尽管微不足道 也应排除 例如在锻件标准 S A 一 7 8 8 S A 一 7 8 8 M 8 1中 有一项附加要求 s 3 它规 定即使化学成分范围相同的几炉钢连铸 过渡段也 要切除 以保证提供的锻件产品上不含 混合 材 料 i n t e r m i x m a t e r i a1 对一些 重要用途的螺栓材 料 也可以作为补充要求提出同样要求 3 2 在由卷钢开卷裁切出钢板的情况下 如果钢板 不进行热处理 或只进行消除应力热处理 每一卷 卷钢至少要在 3 个标准取样位置取 3个拉伸试验试 块 但如果钢板要求热处理 只要不是淬火加回 火 每卷裁切出的钢板中只要求取一个拉伸试验试 块 这说明由卷钢裁切 出的钢板不热处理 钢板的 性能不均一性要超过热处理的钢板 确实如此 卷 钢在钢板轧制生产线上卷绕成卷钢时温度还是相当 高的 而且钢板越厚 卷绕温度越高 这样卷钢两 头冷却块 中间部分因为卷绕在里面 冷却就慢 结果完全冷却后 各部分组织可能不同 性能差异 也比较大 一般而言 中间部分抗拉强度和屈服极 限偏低 延伸率偏高 3 3 如果钢板 状态不是轧制状态 而是热处理状 态 在以往 批 的定义中 还有 同炉 处理的 限制 对于 同炉 也有专门解释 即对于批次炉 b a t c h f u r n a c e 指一次装炉量 对于连续炉 c o n t i n u o u s f u r n a c e 指一定时间内 例如 8 h 一次开 炉处理 的量 一般钢厂的热处理炉都是连续炉 由 一 个单元连铸坯或一个钢锭一次轧制成的钢板 如 果要热处理 一定是一次处理完 的 符合以往 批 定义中的限制条件 但容器制造厂则几乎都 是 批 次 炉 如果一个 p l a t e a s r o l l e d 的钢 板不能一炉处理 而要分成几炉处理 还能算作一 个试验单位 由一个拉伸试验来代表吗 关于这一 点规范没有直接说明 但从文献 1 第 l 1 4 节可 以找到一些理解这一 问题的线索 这一节说 的正是 钢板热处理 由容器制造厂进行 的情况 它说拉伸试 样 s p e c i me n 可 以从热处理的钢板上切取 也可 以从与钢板同时 s i m u l t a n e o u s l y 热处理 的全厚度 试块 c o u p o n 上制取 但又说对热处理后从奥氏 体化温度开始的冷却速度比在静止空气中的冷却速 度快的情况 如果能够知道钢板的冷却速度 又具 备控制冷却速度的装置 则制备拉伸试样的试块可 以单独进行热处理 而不一定非同炉处理 这一规 定说明 快速冷却下的冷却速度是重要影响因素 其他因素包括非快速冷却时的冷却速度 热处理温 2 0 化工装备技术 第 3 3卷第 6期 度和保温时间 只要在合理允差范围内 不是重要 影响因素 所以只要不是淬火加回火 Q T 其 他热处理形式 即使不是同炉处理 一个 p la t e a s r o ll e d 的钢板 也可以由一个拉伸试验来代 表 这 也可 以算 认 为 c o n s i d e r e d 一 致 u n i f o r m 的条件 之一吧 关于热处理条件一致性的理解还可以参考 S A 一 4 8 4 A S 一 4 8 4 M 它认为热处理是一种容易控制的 工艺过程 因此完全可以跳出 同炉 的约束 3 4 本文前述第 2 2 2 1 款末尾谈到 由卷钢裁切 钢 板时 中间取样位置试验不合格的问题 中间取样 位置不合格意味着中间有一段材料质量有问题 这 一 段的范围及分布 按理说只有靠既向前推进取 样 又向后推进取样来探明 但规范却规定向一个 方向就行 而且是任何一个方向 这虽然看起来不 合理 但符合规范逻辑 因为规范规定的合格判据 是 在任何两个合格取样位置之间裁切出来的钢板 都应算合格 这也是处理工程问题的一种近似 也 可看作是 认为一致条件 u n i f o rm c o n d i t i o n 的 一 种形式 就算三个标准取样位置一开始试验都合 格 难道敢保证 开始取样 位置和 中间取 样位置之 间 或中间取样位置与末尾取样位置之间每一部分 的质量都没有问题 只能说有问题的几率很小而 已 处理工程问题首先要有基本大逻辑 规范关于 单位转换中有一个非常著名的例子 就是 1 4 7 p s i 1 b ff in 2 的压力值转换到 s I 单位制后取值为 1 0 1 k P a 而 l 5 p s i 1 b f i n 转换后却是 1 0 0 k P a 反而 小 了 规范就明确说 不 管看起来 是多么不可思 议 但符合规范数值转换逻辑 如果恰好遇到这两 个压力值 就还必须按此转换 否则就是违反规范 规定 4 结束语 1 本文谈到 的有关钢板拉伸试验 的一些 问 题 与钢板生产技术的改变有关 我国钢板生产技 术基本上已与世界水平接轨 只要采用这样的生产 技术 检验试验方式也必然要作相应改变 只是 目 前还没有及时反映到规范 标准中来 2 规范关于钢板拉伸试验取样数量和取样位 置的规定 也适用于冲击试验 只是在 A S ME规范 中冲击试验对大多数钢板不是必须的试验项 目 除 少数标准外 钢板是否需要进行冲击试验以及试验 条件都是由建造规范决定的 而不是由材料标准决 定的 这是与我 国和其他多数国家标准和规范不同 之处 参考文献 1 S A 2 0 S A 2 0 M S p e c i fi c a t i o n f o r G e n e r a l R e q u i r e me n t s for S t e e l P l a t e s for P r e s s u r e Ve s s e l s AS ME C o d e S e c t i o n I I P a r t A S 2 0 1 0 E d i t i o n w i t h 2 0 1 1 A d d e n d a 8 3 1 2 3 2 S A 9 4 1 S p e c i fi c a t i o n fo r T e r m i n o l o g y R e l a t i n g t o S t e e l S t a i n l e s s S t e e l Re l a t e d Al l o y s a n d F e r r o a l l o y s AS ME C o d e S e c t i o n I I P a r t A S 2 0 1 0 E d i t i o n w i t h 2 0 1 1 Ad d e n d a 1 4 8 3 1 4 9 0 AS ME C o d e S e c t i o n I I P a rt A S 2 0 1 0 E d i t i o n w i t h 2 0 1 1 A d d e n d a 1 4 8 3 1 4 9 0 3 S A 一 3 8 7 S A一 3 8 7 M S p e c i fi c a t i o n fo r P r e s s u r e V e s s e l P l a t e s Al l o y S t e e l C h r o mi u m Mo l y b d e n u m AS ME Co d e S e c t i o n I I P a r t A S 2 0 1 0 E d i t i o n w i t h 2 0 1 1 A d d e n d a 6 9 5 7 0 2 4 A S