金属波纹管的性能检测

金属波纹管的性能检测

不锈钢波纹软管不同于钢管，是一种柔性管状壳体，它是通过将优质奥氏体不锈钢管坯进行机械加工成型为波纹状的一种管道，其波纹形状包括螺旋形和环形。燃气用不锈钢波纹管可分为两种，分别为连接用不锈钢波纹软管与输送用不锈钢波纹软管。前者主要用于燃气灶具和燃气表前的引入管，可取代橡胶软管，解决胶管易破损、易脱落、寿命短等问题；后者主要用于室内燃气管道的连接，可取代焊接钢管，大大减少室内燃气管路系统的接头数量，同时降低施工难度。燃气用不锈钢波纹软管作为室内燃气输送系统的重要组成部分，其安全性不容忽视。除去波纹管与灶具的连接部分易产生燃气泄漏的危险外，波纹管本身的加工质量不达标也会产生危险。本次对于不锈钢波纹软管的检测方案以国家标准《燃气输送用不锈钢波纹软管及管件》（GB/T 26002-2010）为基准，结合生产实际，确定了拉伸强度、扁平性、耐冲击性等11项指标，具体说明如下：

1.拉伸强度

拉伸强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。拉伸强度即表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有（或很小）均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。符号为Rm（GB/T 228-1987旧国标规定抗拉强度符号为σb），单位为MPa。

拉伸强度材料在拉断前承受最大应力值。当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或拉伸强度。

国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料拉伸强度的测定。本次测试采用如图1所示拉伸强度试验装置，在长度小于500mm的原管两端，分别和管件连接固定，从连接好的管件一端注入0.3MPa（Ⅰ型）、0.1MPa（Ⅱ型）的空气，另一端按表2所示的拉伸负荷拉伸5min，然后保持静止1min，确认无裂纹、无泄漏。其中软管的公称压力分为PN0.2(Ⅰ型)和PN0.01（Ⅱ型）。

表2 拉伸负荷单位为千牛

2.扁平性

将长度100mm的原管夹在2块铁板之间，将其中50mm压扁至外径的1/2后，目测确认原管表面无裂纹、无损伤。原管焊缝置于受力方向成90°的位置，见图2.

3.耐冲击性

耐冲击性属于钢材的物理性质，指试样抵抗冲击负荷作用的能力。单位为kJ/m2。最简单的检定材料冲击性能的试验方法就是简支梁冲击试验和悬臂梁冲击试验。它是把待测材料制成规定尺寸和形状(有缺口或无缺口长条型)的试样，用一定能量的摆锤击打，以冲断试样所消耗的功除以试样(若有缺口为缺口处)的横截面积来表示，单位kJ/m2。另外，还有很多实用性的抗冲击检验方法。比如，落锤试验，落镖试验以及如管件的坠落试验，安全帽的冲击试验等。对于燃气用不锈钢波纹管的耐冲击性检测采用如下试验方法：将原管注入0.3MPa（Ⅰ型）、0.1MPa（Ⅱ型）的气压状态下，放置在水泥地面上，从1m高处垂直落下4kg（Ⅰ型）、2kg（Ⅱ型）钢球落到管中间，确认无裂纹，无缝隙。4.弯曲性

弯曲强度是指在达到规定挠度值之前，负荷达到最大值时的弯曲应力；弯曲破坏应力是在弯曲负荷作用下，材料产生破坏或者断裂的瞬间所达到的弯曲应力。弯曲实验主要用来检验材料在经受弯曲负荷作用时的性能，在生产中常用弯曲实验来评定材料的弯曲强度和塑性变形的大小。对材料施加一弯曲力矩，使材料发生弯曲，主要有三点弯曲和四点弯曲两种形式。其中三点弯曲是使试样在最大弯矩处及其附近破坏，这种加载法由于弯矩分布不均匀，某些部位的缺陷不易显现出来，且存在剪力的影响，但由于加载

方法简单，目前在工厂的实验室中最常用的还是此种方法。

本次弯曲性实验如图3，将被覆管注入0.3MPa（Ⅰ型）、0.1MPa（Ⅱ型）的气压状态下，固定管的一端，使用表3所示直径的圆筒，弯曲180°。按图3 所示A-B-A方向1次，A-C-A方向1次，2次弯曲看作一次循环，弯曲速率控制在5次循环/min，交替进行6次循环（Ⅰ型）或8次循环（Ⅱ型）后，确认无裂纹，无泄漏，被覆层无裂纹。

表3 公称尺寸与圆筒直径

5.扭曲性

扭转失效是一种常见的钢材失效原因，当材料发生扭转时，存在作用面垂直于杆轴的力偶，材料各横截面间绕轴线做相对旋转，轴线仍为直线。扭转屈服应力是圆轴扭转屈服时横截面上切应力；扭转强度极限是指圆轴扭转断裂过程中横截面上的最大切应力。进行扭曲性试验时，对于低碳钢试件，先发生屈服，产生较大的塑性变形，最后沿横截面断开；对铸铁试件则变形很小，几乎无屈服现象，最后沿与轴线约成45度角的螺旋面断裂。扭转性试验方案如下：

将表4所示长度的被覆管注入0.3MPa（Ⅰ型）、0.1MPa（Ⅱ型）的气压状态下，固定管的一端，以管的轴线为中心，按图4所示A-B-A方向1次，A-C-A方向1次，交替合计6次90°扭曲，确认原管无裂纹，无泄漏，被覆层无裂纹。

表4 扭曲试验用被覆管长度

6.气密性

钢管气密性实验的主要目的是检查管道的强度和严密性能否达到设计要求，也对基础进行考验，以保证正常运行使用，这是检查管道质量的一项重要措施。一般的气密性试验应在液压试验合格后进行。对设计要求作气压试验的压力容器，气密性试验可与气压试验同时进行，试验压力应为气压试验的压力。碳素钢和低合金钢制成的压力容器，其试验用气体的温度应不低于5℃，其它材料制成的压力容器按设计图样规定。气密性试验所用气体，应为干燥、清洁的空气、氮气或其他惰性气体。进行气密性试验时，安全附件应安装齐全；试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后保压不少于30分钟，然后降至设计压力，对所有焊缝和连接部位涂刷肥皂水进行检查，以无泄漏为合格。如有泄漏，修补后重新进行液压试验和气密性试验。

本次气密性实验方案为：在2m原管的两端，分别和管件连接固定，将连接好的管件一端堵住，从另一端注入0.3MPa（Ⅰ型）、0.1MPa（Ⅱ型）空气，保持1min，确认无泄漏。也可按图5规定放入水中检查。

7.耐压性

管道的压力等级包括两局部：以公称压力表示的规范件的公称压力等级；以壁厚等级表示的规范管件的壁厚等级。通常把管道中由规范管件的公称压力等级和壁厚等级共同肯定的能反应管道承压特性的参数叫做管道的压力等级。为简化描绘，常把管道中管