冷拔異型鋼管的拉伸試驗(yàn)分析

拉伸試驗(yàn)是將冷拔異型鋼管制成試樣，在拉伸試驗(yàn)機(jī)上將試樣拉至斷裂，然后測(cè)定一項(xiàng)或幾項(xiàng)力學(xué)性能，通常僅測(cè)定抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。拉伸試驗(yàn)是金屬材料基本的力學(xué)性能試驗(yàn)方法，幾乎所有的金屬材料，只要對(duì)力學(xué)性能有要求，都規(guī)定了拉伸試驗(yàn)。特別是那些形狀不便于進(jìn)行硬度試驗(yàn)的材料，拉伸試驗(yàn)成為力學(xué)性能檢測(cè)手段。

冷拔異型鋼管拉伸試驗(yàn)主要有以下步驟：

(一)用刻線機(jī)在原始標(biāo)距范圍內(nèi)刻劃圓周線，將標(biāo)距內(nèi)分為等長(zhǎng)的10格。用游標(biāo)卡尺在試件原始標(biāo)距內(nèi)的兩端及中間處兩個(gè)相互垂直的方向上各測(cè)一次直徑，取其算術(shù)平均值作為該處截面的直徑，然后選用三處截面直徑的值來計(jì)算試件的原始截面面積;

(二)根據(jù)冷拔異型鋼管的拉伸強(qiáng)度和原始標(biāo)本截面積估計(jì)的負(fù)荷，配置相應(yīng)的擺錘，選擇合適的測(cè)力度盤;

(三)開始試機(jī)，使表上升約10mm，為了消除重量板凳系統(tǒng)的影響。倡議旨在調(diào)整指針為零，主動(dòng)驅(qū)動(dòng)的指針和指針靠攏，調(diào)整自動(dòng)繪圖設(shè)備;

(四)先將冷拔異型鋼管樣品裝夾在上夾頭內(nèi)，再將下夾頭移動(dòng)到合適的夾持位置，后夾緊試件下端;

(五)開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，預(yù)加少量載荷(載荷對(duì)應(yīng)的應(yīng)力不能超過冷拔異型鋼管材料的比例極限)，然后卸載到零，以檢查試驗(yàn)機(jī)工作是否正常;

(六)啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，加載緩慢而均勻地旋轉(zhuǎn)仔細(xì)觀察指針和策劃力測(cè)量繪圖設(shè)備的圖形。注意捕獲的屈服載荷值，計(jì)算其屈服點(diǎn)應(yīng)力的記錄。在屈服階段，加載速度可以更快。將達(dá)到，遵守“縮頸”的現(xiàn)象。試樣斷裂立即停止，記錄的負(fù)荷值;

(七)取下冷拔異型鋼管拉伸標(biāo)本、記錄紙;

(八)用游標(biāo)卡尺測(cè)量斷后標(biāo)距及縮頸處直徑。

如何防止冷拔異型鋼管內(nèi)結(jié)疤的出現(xiàn)？

冷拔異型鋼管內(nèi)結(jié)疤現(xiàn)象是管內(nèi)表面出現(xiàn)類似于黃豆粒大小的凹坑，結(jié)疤內(nèi)大部分有呈灰褐色或灰黑色的異物。造成冷拔異型鋼管內(nèi)結(jié)疤的因素有三個(gè)，分別是除氧化物劑、噴吹工藝、芯棒潤(rùn)滑等。我們可以采取以下措施進(jìn)行控制：

(一)除氧化物劑粉末粒度一般要求在16目左右;

(二)根據(jù)冷拔異型鋼管內(nèi)表面面積確定除氧化物劑的噴吹量，一般為1.5-2.0g/dm2，不同直徑、長(zhǎng)度的管材噴吹得除氧化物劑量是不同的;

(三)吹掃時(shí)間應(yīng)根據(jù)管材直接、長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以管材內(nèi)沒有懸浮的金屬氧化物再被吹出為標(biāo)準(zhǔn);

(四)芯棒潤(rùn)滑效果不好或芯棒潤(rùn)滑劑溫度過低，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)結(jié)疤。為了提高芯棒溫度，可采取一次水冷卻的辦法;

(五)除氧化物劑中硬脂酸鈉的含量要達(dá)到12%以上，以使其能在冷拔異型鋼管內(nèi)腔中充分燃燒;

(六)嚴(yán)格控制芯棒的溫度，保證噴涂潤(rùn)滑劑前芯棒表面溫度在80-120℃，芯棒溫度不能長(zhǎng)時(shí)間高于120℃，以保證預(yù)穿前其表面的潤(rùn)滑劑干燥并致密，操作工應(yīng)經(jīng)常檢查芯棒潤(rùn)滑狀況。

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不同元素在冷拔異型鋼管中的作用

（一）鉻

決定冷拔異型鋼管性屬的元素只有一種，這就是鉻，每種不銹鋼都含有一定數(shù)量的鉻。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的矛盾運(yùn)動(dòng)向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。在冷拔異型鋼管等結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼、耐熱鋼的重要合金元素。

（二）鎳

鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料，也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素，但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織，含鎳量要達(dá)到24％；而只有含鎳27％時(shí)才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼，但是鎳與鉻同時(shí)存在于不銹鋼冷拔異型鋼管中時(shí)，含鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。

（三）錳

錳的作用不在于形成奧氏體，而是在于它降低鋼的臨界淬火速度，在冷卻時(shí)增加奧氏體的穩(wěn)定性，抑制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。在提高鋼的耐腐蝕性能方面錳的作用不大，這是因?yàn)殄i對(duì)提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大，形成的氧化膜的防護(hù)作用也很低。錳在不銹鋼冷拔異型鋼管中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一，并且作用的程度比鎳還要大。

（四）稀土元素

稀土元素應(yīng)用于不銹鋼，主要在于改善工藝性能方面。比如，鋼中加少量的稀土元素，可以消除鋼錠中因氫氣引起的氣泡和減少鋼坯中的裂紋。奧氏體和奧氏體－鐵素體不銹鋼冷拔異型鋼管中加一定量的稀土元素，可顯著改善鍛造性能。

（五）碳

不銹鋼冷拔異型鋼管中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場(chǎng)的高碳鋼就易銹蝕，此外碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。

冷拔異型鋼管的性能指標(biāo)介紹

（1）鑄造性

冷拔異型鋼管材料能用鑄造方法獲得合格鑄件的能力稱為鑄造性。鑄造性包括流動(dòng)性、收縮性和偏析傾向等。流動(dòng)性是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力，流動(dòng)性愈好，愈易鑄造細(xì)薄精致的鑄件，收縮性是指鑄件凝固時(shí)體積收縮的程度，收縮愈小，鑄件凝固時(shí)變形愈小。偏析是指化學(xué)成分不均勻，偏析愈嚴(yán)重，鑄件各部位的性能愈不均勻，鑄件的可靠性愈小。

（2）焊接性

焊接性是指冷拔異型鋼管在特定結(jié)構(gòu)和工藝條件下通過常用焊接方法獲得預(yù)期質(zhì)量要求的焊接接頭的性能。焊接性一般根據(jù)焊接時(shí)產(chǎn)生的裂紋敏感性和焊縫區(qū)力學(xué)性能的變化來判斷。

（3）沖壓性

沖壓性是指冷拔異型鋼管經(jīng)過沖壓變形而不發(fā)生裂紋等缺陷的性能。為保證制品的質(zhì)量和工藝的順利進(jìn)行，用于沖壓的金屬板、帶等必須具有合格的沖壓性能。

（4）冷彎性

冷拔異型鋼管材料在常溫下能承受彎曲而不的性能，稱為冷彎性。出現(xiàn)裂紋前能承受的彎曲程度愈大，則材料的冷彎性能愈好。