脆環試驗

脆環試驗

脆環試驗(brittie ring test)即壓潰試驗,亦稱徑向壓縮試驗。橫截面空心封閉結構給予管材很多特殊的結構特性。因此,管材因不同載入方式而產生的力學回響,需要通過各種特殊試驗方法來逐步認識和理解。其中,脆環試驗就是一種提取管材在半徑方向壓縮載荷作用下力學性能的一種試驗方法。

意義

由於國家標準中沒有硬性規定管材壓扁(脆環試驗)試驗的目的和具體測算方法。所以,關於管段壓扁試驗的作用和意義一直存在不同的理解與看法,即對其認識還不完全一致。比如,對某類管材是否有必要規定將其壓扁試驗結果作為產品合格的標準,對於某類管材需要提出哪些抗壓扁性能指標,以及經壓扁試驗後如何進行正確判定等,都沒有給出統一的規定,致使人們對壓扁試驗意義的理解各持己見。

在鋼管標準中,脆環試驗的意義可以理解為兩個方面:其一是通過脆環試驗暴露管材的表面缺陷,進而考核管材製造質量;其二是通過脆環試驗考核管材的變形性能。歐洲鋼管標準中,提供了圓截面管通過壓扁試驗測試其承受塑性變形的能力,也可用來暴露其表面缺陷和內部缺陷。

試驗過程

金屬管材彎曲成形過程中,外凸側彎曲切線方向產生拉伸變形,當切向拉應力超過一定值後,會導致彎管產生開裂。在管段脆環試驗中,試樣同樣可能發生開裂,這種開裂是其橫截面周向拉應力過大導致的結果。顯然,由於拉應力作用方向不同,兩種開裂的方式和方向也有一定區別。

試驗資料表明,管段壓扁時沿試樣軸線方向的開裂,是由於橫截面外側周向拉應力超過環向拉伸強度的結果;而當壓扁裂紋沿橫截面周向產生時,則可能是剪應力過大所致;如果壓扁裂紋發生的方向與管軸線成某一傾斜角度時,當該傾斜角與無縫管表面的發紋、外折的傾角一致時,則應考慮與斜軋穿孔或斜軋荒管時材料的流動變形有關。因此,根據管段壓扁試驗時試樣裂紋的取向,可以初步判斷管材在不同方向上的抵抗能力;同時,也可將裂紋的產生與管材的表面缺陷和內部缺陷結合起來進行分析。

國家標準

脆環試驗也稱壓扁,我國的國家標準GB/T246-2007根據ISO 8492:1998(E)提出金屬管壓扁試驗方法,對試樣規格尺寸及試驗條件做出了相應的規定。其中,要求金屬管外徑不超過600 mm,壁厚不超過外徑的15%,長度10~100 turn(原標準中規定,通常試樣長度為40 mm)。

試驗條件:一般在10℃~35℃,準靜態壓扁試驗時,壓塊移動速率不超過25 mm/min。而對於管材動態壓扁試驗,需要使用分離式霍普金森壓桿進行,這時要求橫向試樣長度為15 mm,以便於利用直徑19mn的分離式霍普金森壓桿實現均勻壓縮。

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