钢材主要性能指标
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9பைடு நூலகம்
1.3钢材主要性能指标
2.韧性
定义：是指管材塑性变形和断裂全过程中吸收的能量。 吸收较多能量才断裂的管材，是韧性好的管材。 对高强度薄壁管道,为防止断裂事故发生,则要求管材有较好的韧性。
韧性的测试方法：夏比(v型缺口)冲击试验及落锤撕裂试验等
10
1.3钢材主要性能指标
韧性冲击试验
当试验机的重摆从一定高度自由落下时，在试样中间开V型缺口，试样吸收的 能量等于重摆所作的功W。冲击韧性的大小用缺口处单位面积上所消耗的功来 表示。
计算指标：
s p
F A
屈服强度（也叫屈服点）
应的应力
s :
s
Fs A
点对 B下
α
O
L L0
3）图强形化特阶点段：BC
C
一段试上件升的特曲点线。：
抵抗塑性变形的能力又重新
提高——
强化。
计算指标：
抗拉强度 b : C点对应的应力。
b s p
O
B上
D
B A B下
F A
α
L L0
b
Fb A
低碳钢受拉的应力－应变图
弹性极限 p : A点对应的应力。
C
D
AB
F A
p
α
L L0
O
低碳钢受拉的应力－应变图
E1 ＞ E2
2）屈服阶段AB 图形特点：
B上
B
A
B下
一条波动的曲线，应力增加很
弹塑性
塑性阶段
小试，件而特应点变：增加很大。
所能承受的拉力增加很小，而 塑性变形迅速增加，似乎钢材
B上 B
A B下
C D
不能承受外力—— 屈服。
3.可焊性
定义：可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，进行焊接和获得优质焊缝 的难易程度。
良好的可焊性是保证管道制管和焊接质量的基本条件。
钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12％—0.20％ 范围内的碳素钢，可焊性最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。提 高钢材强度的合金元素大多也对可焊性有不利影响。
1.3钢材主要性能指标
1.强度 2.韧性 3.可焊性
1
1.3钢材主要性能指标
1.强度
定义：在外力作用系，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度 为减少钢材的消耗和节省投资, 就要求管材强度提高
强度的测试方法：拉伸试验、弯曲试验等 拉伸试验：钢材受拉时，在产生应力的同时，相应的产生应变，应力-应变
的关系反映出钢材的主要力学特性
2
拉伸试验 微机控制电子万能试验机
E
u y A
B
A CD
O
E
应力-应变关系曲线
3
抗拉性能（低碳钢）
1）弹性阶段OA：
图形特点：
一条通过原点的直线，应 力与应变成正比。
试件特点： 弹性 计算指标：
弹性模量 E tg
E值的大小反映了钢材抵抗弹性 变形的能力。
可焊性的判断指标：影响可焊性的多种化学元素（碳当量）、热影响区的 硬度等。
14
8
1.3钢材主要性能指标
2.韧性
定义：指管材塑性变形和断裂全过程中吸收的能量，是钢材抵抗冲击荷载 而不被破坏的能力
船体钢板材料缺陷，造船工程师只考虑到要增加钢的强度，没有想到要增加其韧性。 在“泰坦尼克号”沉没地点的水温中，发现了钢材的冷脆性，即在-40℃~0℃的温度 下，钢材的力学行为由韧性变成脆性，从而导致灾难性的脆性断裂。
Ak = mgH – mgh (J)
11
韧性冲击试验
冲击试验机
冲击试样和冲击试验示意图
1.3钢材主要性能指标
韧性冲击试验
αk值影响因素：试验温度 有些材料在常温时冲击韧性并不低。但当试验温度低于某值时，αk突然大幅度 下降，材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材的冷脆性。
13
1.3钢材主要性能指标
F A
4）颈缩阶段CD 图形特点：
一段下降的曲线。
试件特点：
变形迅速发展，在有杂质或 缺陷处，断面急剧缩小——
颈缩
，直到断裂。
计算指标：
b s p
B上
A
B B下
α
O
伸长率 δ：L1 L0 100 %
L1
L0
L0
C D
L L0
1.3钢材主要性能指标
1.强度
钢管产品的“公称最低屈服强度（SMYS）”。 输气管道屈服强度为420~500MPa，工作压力7.0~14.0MPa； 输油管道屈服强度为360~450MPa，工作压力5.0~9.0MPa； 屈服强度与抗拉强度的差值和比值规定为小于100MPa和0.85~0.90。
1.3钢材主要性能指标
2.韧性
定义：是指管材塑性变形和断裂全过程中吸收的能量。 吸收较多能量才断裂的管材，是韧性好的管材。 对高强度薄壁管道,为防止断裂事故发生,则要求管材有较好的韧性。
韧性的测试方法：夏比(v型缺口)冲击试验及落锤撕裂试验等
10
1.3钢材主要性能指标
韧性冲击试验
当试验机的重摆从一定高度自由落下时，在试样中间开V型缺口，试样吸收的 能量等于重摆所作的功W。冲击韧性的大小用缺口处单位面积上所消耗的功来 表示。
计算指标：
s p
F A
屈服强度（也叫屈服点）
应的应力
s :
s
Fs A
点对 B下
α
O
L L0
3）图强形化特阶点段：BC
C
一段试上件升的特曲点线。：
抵抗塑性变形的能力又重新
提高——
强化。
计算指标：
抗拉强度 b : C点对应的应力。
b s p
O
B上
D
B A B下
F A
α
L L0
b
Fb A
低碳钢受拉的应力－应变图
弹性极限 p : A点对应的应力。
C
D
AB
F A
p
α
L L0
O
低碳钢受拉的应力－应变图
E1 ＞ E2
2）屈服阶段AB 图形特点：
B上
B
A
B下
一条波动的曲线，应力增加很
弹塑性
塑性阶段
小试，件而特应点变：增加很大。
所能承受的拉力增加很小，而 塑性变形迅速增加，似乎钢材
B上 B
A B下
C D
不能承受外力—— 屈服。
3.可焊性
定义：可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，进行焊接和获得优质焊缝 的难易程度。
良好的可焊性是保证管道制管和焊接质量的基本条件。
钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12％—0.20％ 范围内的碳素钢，可焊性最好。碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆。提 高钢材强度的合金元素大多也对可焊性有不利影响。
1.3钢材主要性能指标
1.强度 2.韧性 3.可焊性
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1.3钢材主要性能指标
1.强度
定义：在外力作用系，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度 为减少钢材的消耗和节省投资, 就要求管材强度提高
强度的测试方法：拉伸试验、弯曲试验等 拉伸试验：钢材受拉时，在产生应力的同时，相应的产生应变，应力-应变
的关系反映出钢材的主要力学特性
2
拉伸试验 微机控制电子万能试验机
E
u y A
B
A CD
O
E
应力-应变关系曲线
3
抗拉性能（低碳钢）
1）弹性阶段OA：
图形特点：
一条通过原点的直线，应 力与应变成正比。
试件特点： 弹性 计算指标：
弹性模量 E tg
E值的大小反映了钢材抵抗弹性 变形的能力。
可焊性的判断指标：影响可焊性的多种化学元素（碳当量）、热影响区的 硬度等。
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8
1.3钢材主要性能指标
2.韧性
定义：指管材塑性变形和断裂全过程中吸收的能量，是钢材抵抗冲击荷载 而不被破坏的能力
船体钢板材料缺陷，造船工程师只考虑到要增加钢的强度，没有想到要增加其韧性。 在“泰坦尼克号”沉没地点的水温中，发现了钢材的冷脆性，即在-40℃~0℃的温度 下，钢材的力学行为由韧性变成脆性，从而导致灾难性的脆性断裂。
Ak = mgH – mgh (J)
11
韧性冲击试验
冲击试验机
冲击试样和冲击试验示意图
1.3钢材主要性能指标
韧性冲击试验
αk值影响因素：试验温度 有些材料在常温时冲击韧性并不低。但当试验温度低于某值时，αk突然大幅度 下降，材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材的冷脆性。
13
1.3钢材主要性能指标
F A
4）颈缩阶段CD 图形特点：
一段下降的曲线。
试件特点：
变形迅速发展，在有杂质或 缺陷处，断面急剧缩小——
颈缩
，直到断裂。
计算指标：
b s p
B上
A
B B下
α
O
伸长率 δ：L1 L0 100 %
L1
L0
L0
C D
L L0
1.3钢材主要性能指标
1.强度
钢管产品的“公称最低屈服强度（SMYS）”。 输气管道屈服强度为420~500MPa，工作压力7.0~14.0MPa； 输油管道屈服强度为360~450MPa，工作压力5.0~9.0MPa； 屈服强度与抗拉强度的差值和比值规定为小于100MPa和0.85~0.90。