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无缝钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等.钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材.
广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等用钢管制造环形零件,可提高材料利用率,简化制造工序,节约材料和加工工时,已广泛用钢管来制造.
钢材力学性能是保证钢材最终使用性能(机械性能)的重要指标,它取决于钢的化学成分和热处理制度.在钢管标准中,根据不同的使用要求,规定了拉伸性能(抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率)以及硬度、韧性指标,还有用户要求的高、低温性能等.
①抗拉强度(σb)
试样在拉伸过程中,在拉断时所承受的**力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度(σb),单位为N/mm2(MPa).它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的**能力.
②屈服点(σs)
具有屈服现象的金属材料,试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力,称屈服点.若力发生下降时,则应区分上、下屈服点.屈服点的单位为N/mm2(MPa).
上屈服点(σsu):试样发生屈服而力首次下降前的**应力; 下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的最小应力.
屈服点的计算公式为:
式中:Fs--试样拉伸过程中屈服力(恒定),N(牛顿)So--试样原始横截面积,mm2.
③断后伸长率(σ)
在拉伸试验中,试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比,称为伸长率.以σ表示,单位为%.计算公式为:σ=(Lh-Lo)/L0***
式中:Lh--试样拉断后的标距长度,mm; L0--试样原始标距长度,mm.
④断面收缩率(ψ)
在拉伸试验中,试样拉断后其缩径处横截面积的**缩减量与原始横截面积的百分比,称为断面收缩率.以ψ表示,单位为%.计算公式如下:
式中:S0--试样原始横截面积,mm2; S1--试样拉断后缩径处的最少横截面积,mm2.
⑤硬度指标
金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度.根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等.对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种.
A、布氏硬度(HB)
用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L).布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商.以HBS(钢球)表示,单位为N/mm2(MPa).
其计算公式为:
式中:F--压入金属试样表面的试验力,N; D--试验用钢球直径,mm; d--压痕平均直径,mm.
测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用.在钢管标准中,布氏硬度用途最广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观,又方便.
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