确定高钢级管线钢管均匀延伸率的方法及装置

摘要

本发明公开了一种确定高钢级管线钢管均匀延伸率的方法，涉及管线钢材料技术，包括：在高钢级管线的管体上取拉伸试样，由拉伸试验获得工程应力-工程应变曲线；在所述工程应力-工程应变曲线上最大应力对应的点附近，向应变的正、负方向各取两个百分点作为拟合数据范围；拟合该数据范围内的工程应力-工程应变曲线，获取均匀延伸率。本发明还公开了一种确定高钢级管线钢管均匀延伸率的装置。本发明提供了确定高钢级管线钢管拉伸均匀延伸率的方法，通过对拉伸试验的工程应力-工程应变曲线在一定范围内进行拟合，获得该曲线的数学表达式，在此基础上确定该材料的真实的均匀延伸率数值，从而客观的评判钢管的变形性能，避免误判。

权利要求

1.一种确定高钢级管线钢管均匀延伸率的方法，其特征在于，包括：在高钢级管线的管体上取拉伸试样，由拉伸试验获得工程应力-工程应变曲线；

在所述工程应力-工程应变曲线上最大应力对应的点，向应变的正、负方向各取两个百分点作为拟合数据范围；

拟合该数据范围内的工程应力-工程应变曲线，并通过解析公式获取均匀延伸率。

2.根据权利要求1所述的确定高钢级管线钢管均匀延伸率的方法，其特征在于，所述拟合该数据范围内的工程应力-工程应变曲线、并通过解析公式获取均匀延伸率的方法具体包括：

2 2

拟合的数学表达式为：y＝ax+bx+c，其中，y为应力值，x为应变值，对ax+bx+c求一2

阶导数，导数为零时，2ax+b＝0，ax+bx+c达到最大值，对应的应变为均匀延伸率。

3.一种确定高钢级管线钢管均匀延伸率的装置，其特征在于，包括：工程应力-工程应变曲线构建模块，用于在高钢级管线的管体上取拉伸试样，由拉伸试验获得工程应力-工程应变曲线；

拟合数据范围确定模块，用于在所述工程应力-工程应变曲线上最大应力对应的点，向应变的正、负方向各取两个百分点作为拟合数据范围；

均匀延伸率确定模块，用于拟合该数据范围内的工程应力-工程应变曲线，并通过解析公式获取均匀延伸率。

说明书

确定高钢级管线钢管均匀延伸率的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及管线钢材料技术，特别涉及一种确定高钢级管线钢管均匀延伸率的方法及装置。

背景技术

[0002] 一般情况下，管线失效是载荷控制的失效，采用的是基于应力极限的设计准则。但是对于在地震、泥石流、滑坡等地质灾害多发区、冻土带及海底等恶劣环境下铺设的管线，其所受载荷大小无法控制，而变形也只有在位移达到了一定程度后才会停止，此时载荷是受位移或应变控制的。在这种情况下单纯采用传统的应力极限准则进行设计已无法保证管线的安全，必须采用应变极限准则，即管线的设计应变必须小于管线的许用应变。管线的许用应变与管体材料的拉伸变形能力是密切相关的，工程上一般采用均匀延伸率（规定为最大载荷点，即材料发生颈缩时，拉伸试样的应变值）作为材料的应变能力重要表征之一。对用在上述复杂地质条件下，使用应变准则进行设计的管线，在钢管产品的技术规范中，一般都会对拉伸均匀延伸率提出一定的指标，以满足变形能力的要求。

[0003] 目前主流的拉伸试验中，拉伸试验机提供的应力-应变曲线是由非常多的应力应变数据点组成。宏观上，这些在应力-应变坐标平面上的分布点构成了被测试试样的拉伸应力-应变曲线，实际上这条曲线是由密集分布的点所形成。而由于试验机数据采集系统的不可避免的误差，这些点往往都在局部出现一定范围内的波动。对现代高钢级管线钢来说，最大载荷点附近的拉伸应力应变曲线往往接近于水平线，这就带来一个现象，即很小的载荷值的波动，都会引起最大载荷点对应的应变值出现明显的变化。在对钢管产品是否合格进行评判时，这往往会引起一些争议。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种确定高钢级管线钢管均匀延伸率的方法，用于精确确定管线钢管以及高强度金属材料真实的拉伸均匀延伸率。

[0005] 本发明提供了一种确定高钢级管线钢管均匀延伸率的方法，包括：

[0006] 在高钢级管线的管体上取拉伸试样，由拉伸试验获得工程应力-工程应变曲线；

[0007] 在所述工程应力-工程应变曲线上最大应力对应的点附近，向应变的正、负方向各取两个百分点作为拟合数据范围；

[0008] 拟合该数据范围内的工程应力-工程应变曲线，获取均匀延伸率。

[0009] 本发明还提供了一种确定高钢级管线钢管均匀延伸率的装置，包括：

[0010] 工程应力-工程应变曲线构建模块，用于在高钢级管线的管体上取拉伸试样，由拉伸试验获得工程应力-工程应变曲线；

[0011] 拟合数据范围确定模块，用于在所述工程应力-工程应变曲线上最大应力对应的点，向应变的正、负方向各取两个百分点作为拟合数据范围；

[0012] 均匀延伸率确定模块，用于拟合该数据范围内的工程应力-工程应变曲线，并通过解析公式获取均匀延伸率。

[0013] 本发明提供了确定高钢级管线钢管拉伸均匀延伸率的方法，通过对拉伸试验的工程应力-工程应变曲线在一定范围内进行拟合，获得该曲线的数学表达式，确定该材料的真实的均匀延伸率数值，从而客观的评判钢管的变形性能，避免误判。

附图说明

[0014] 图1为本发明实施例提供的高钢级管线钢管均匀延伸率的确定方法流程图；

[0015] 图2为本发明实施例中管体拉伸试样的示意图；

[0016] 图3为本发明实施例中在拉伸工程应力-工程应变曲线上截取曲线数据的示意图；

[0017] 图4为本发明实施例中采用本实施例方法与采用最大应变值方法获得均匀延伸率的对比示意图；

[0018] 图5为本发明实施例提供的确定高钢级管线钢管均匀延伸率的装置结构图。

具体实施方式

[0019] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

[0020] 本发明实施例提供了确定高钢级管线钢管拉伸均匀延伸率的方法，通过对拉伸试验的工程应力-工程应变曲线在一定范围内进行拟合，获得材料拉伸曲线的数学表达式，从而确定该材料的真实的均匀延伸率数值，从而客观的评判钢管的变形性能，避免误判。

[0021] 图1为本发明实施例提供的高钢级管线钢管均匀延伸率的确定方法流程图，采用如下步骤：

[0022] 步骤101、在高钢级管线的管体上取拉伸试样，由拉伸试验获得工程应力-工程应变曲线。如图2所示，取拉伸试样，规格为标距内宽度38.1mm，标距长度50.8mm。

[0023] 步骤102、在工程应力-工程应变曲线上最大应力对应的点，向应变的正、负方向各取两个百分点作为拟合数据范围。其中，最大应力对应点是传统方法（拉伸应力应变曲线上，最大应力值对应的应变点，即为均匀延伸率点）确定的均匀延伸率对应的曲线上的点，也是可以明确选取的较为贴近本发明方法确定的均匀延伸率的点；在正负方向各取两个百分点，是为了保证拟合的二次曲线在原始数据离散范围内，以免在全曲线范围拟合时，局部出现曲线远离数据点的情况。

[0024] 步骤103、拟合该数据范围内的工程应力-工程应变曲线，获取均匀延伸率。数学2 2
表达式为：y=ax+bx+c，其中，y为应力值（纵坐标），x为应变值（横坐标）。对ax+bx+c求一
2
阶导数，即为2ax+b，导数为零时，ax+bx+c达到最大值，对应的应变即为均匀延伸率，即满足2ax+b=0的x值，为均匀延伸率。如图3、图4所示，由于试验机采样获得的数据分布是一个真实应力应变曲线附近的离散带，取其上边界或下边界都不够准确，因此有必要将其拟合成一条解析曲线，这样就能够客观的评价其各项指标。

[0025] 图4是在拉伸试验获得的工程应力-工程应变曲线上截取的曲线数据，以及分别采用本实施例方法与采用最大应变值方法获得的均匀延伸率的对比。如果直接以最大应力点对应的应变作为均匀延伸率，为6.53%，而如果使用拟合曲线确定均匀延伸率，则为6.92%，可见差别非常明显。也证明，对于高钢级管线钢，包括所有工程应力-工程应变曲线较为平坦的材料，使用本实施例方法可以更客观的确定材料均匀延伸率，避免由于数据采样波动带来的误差。

[0026] 本发明实施例可以通过管线钢材料拉伸试验获得的工程应力-工程应变曲线的数据，拟合出该曲线在一定范围内的数学表达式，从而确定该材料的均匀延伸率的数值，避免了以最大应变值确定均匀拉伸率数值的方法存在的不确定性，解决了钢管评判试验中可能出现的争议。

[0027] 例如，在试验评判管线钢材料的拉伸性能时，在试验获得的工程应力-工程应变曲线中，如果最大应力点对应的应变值为6.53%（如图4所示），则传统方法一般定义均匀延伸率即为6.53%；但是如果使用本实施例方法回归最大点对应应变±2%范围内的数据获得曲线表达式，并以此获得该应力应变曲线的均匀延伸率，则为6.92%。

[0028] 本发明实施例还提供了一种确定高钢级管线钢管均匀延伸率的装置，如图5所示，包括：

[0029] 工程应力-工程应变曲线构建模块，用于在高钢级管线的管体上取拉伸试样，由拉伸试验获得工程应力-工程应变曲线；

[0030] 拟合数据范围确定模块，用于在所述工程应力-工程应变曲线上最大应力对应的点，向应变的正、负方向各取两个百分点作为拟合数据范围；

[0031] 均匀延伸率确定模块，用于拟合该数据范围内的工程应力-工程应变曲线，并通过解析公式获取均匀延伸率。

[0032] 总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。