第9期 牛涛等：高级别X80X100管线钢的包辛格效应 .1145. 1试验材料与试验方案 钢成品厚度分别为18.4mm和15mm由于包辛格 效应的测量要求精度较高，试样为非标试样，其形状 1.1试验材料 和主要尺寸见图1为了尽量反映全厚度方向的力 试验用原料取自炉卷轧机生产线生产的X80 学性能，X80选用肩部直径为16mm的圆棒试样，而 与X100管线钢，其主要化学成分见表1其中，X80 X100选用制管厂进行力学性能检测时所用的美标 (+Mo)、X80(+Cr)分别代表高铌+Mo与高 试样 铌十C成分设计的X80管线钢.X80与X100管线 表1试样化学成分（质量分数） Table I Camnposition of the tested steels ÷ 钢号 C Si Mn P Mo Cr 其他 X80(+Mo) 0.040 0.20 1.75 0.007 0.001 0.20 一 Ti Nb X80(+Cr) 0.040 0.20 1.75 0.007 <0.001 0.35 Ni Cu X100 0.055 0.12 1.90 0.007 <0.001 0.30 0.10 斜向所取的拉伸试样在制管过程中只是发生了周向 的弯曲变形，变形情况与直缝焊一致，因此在X80 制管过程中，内、外表面所承受的最大变形量为 30 33 1.84%.X100热轧板制成的直缝焊钢管的口径为 110 (a) 813mm,所承受的最大变形为1.87%. 在本文的研究过程中，首先对X80X100管线 钢试样进行单向拉伸，测定板材的初始屈服强度平 均值，为了研究压缩变形对屈服强度的影响，将试 33 27 样先进行一定变形量的压缩，卸载后再进行拉伸确 110.6 定其屈服强度，并计算包辛格效应值，由于试验用 X80人100管线钢的拉伸曲线都没有屈服平台，因 图1取样示意图（单位：mm)(a)X80,(b)X100 此选用管线钢性能检测时常用的σ.5作为屈服强 Fig 1 Sketch of the specinens (unit mm):(a)X80:(b)X100 度，具体的预压缩变形量见表2每次试验选取两 1.2试验方法 个试样，对试验结果取平均值， 在制管过程中，要精确地描述管体断面上每个 表2试验方案 点的变形历史是非常困难的，因此，选取断面最内 Table 2 Experinental scheme 表面和最外表面代表管体内层壁厚和外层壁厚的应 预压缩变形量% 变历史，设其外径为D,壁厚为t由于口径与壁厚 钢号 1 2 3 4 之比很大，可以认为中性面在厚度的中心处，则钢板 X80 0.75 1.40 一 1.95 内外表面承受的最大应变可估算如下). X100 1.00 1.50 1.75 2.00 内表面： e,-πD-0-x(D=2D。L (1) π(D一t) D-t 2试验结果与分析 外表面： 如图2所示，X80人100管线钢的单向拉伸应力 E,D-xD-D。L (2) 应变曲线都没有明显的屈服平台，由于棒状试样去 π(D一t)D一t 掉了上下表面的硬化层，因此强度略低，高铌十Mo X80直缝焊与螺旋焊钢管的口径分别为 与高铌十C成分设计的X80钢初始屈服强度平均 1016mm和1219mm,壁厚为18.4mm.对于螺旋焊 值分别为540MPa和511MPaX100钢的初始平均 管，虽然制管和取样问题看似复杂，但制管前沿钢卷 屈服强度为665MPa第 9期 牛 涛等： 高级别 Ｘ80／Ｘ100管线钢的包辛格效应 1 试验材料与试验方案 1∙1 试验材料 试验用原料取自炉卷轧机生产线生产的 Ｘ80 与 Ｘ100管线钢‚其主要化学成分见表 1．其中‚Ｘ80 （＋Ｍｏ）、Ｘ80（ ＋Ｃｒ）分 别 代 表 高 铌 ＋Ｍｏ与 高 铌 ＋Ｃｒ成分设计的 Ｘ80管线钢．Ｘ80与 Ｘ100管线 钢成品厚度分别为 18∙4ｍｍ和 15ｍｍ．由于包辛格 效应的测量要求精度较高‚试样为非标试样‚其形状 和主要尺寸见图 1．为了尽量反映全厚度方向的力 学性能‚Ｘ80选用肩部直径为 16ｍｍ的圆棒试样‚而 Ｘ100选用制管厂进行力学性能检测时所用的美标 试样． 表 1 试样化学成分 （质量分数 ） Ｔａｂｌｅ1 Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄｓｔｅｅｌｓ ％ 钢号 Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｍｏ Ｃｒ 其他 Ｘ80（＋Ｍｏ） 0∙040 0∙20 1∙75 0∙007 ＜0∙001 0∙20 — Ｔｉ‚Ｎｂ‚ Ｘ80（＋Ｃｒ） 0∙040 0∙20 1∙75 0∙007 ＜0∙001 — 0∙35 Ｎｉ‚Ｃｕ Ｘ100 0∙055 0∙12 1∙90 0∙007 ＜0∙001 0∙30 0∙10 图 1 取样示意图 （单位：ｍｍ）．（ａ） Ｘ80；（ｂ） Ｘ100 Ｆｉｇ．1 Ｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ（ｕｎｉｔ：ｍｍ）：（ａ） Ｘ80；（ｂ） Ｘ100 1∙2 试验方法 在制管过程中‚要精确地描述管体断面上每个 点的变形历史是非常困难的．因此‚选取断面最内 表面和最外表面代表管体内层壁厚和外层壁厚的应 变历史．设其外径为 Ｄ‚壁厚为 ｔ．由于口径与壁厚 之比很大‚可以认为中性面在厚度的中心处‚则钢板 内外表面承受的最大应变可估算如下 ［7］． 内表面： εｉ＝ π（Ｄ—ｔ）—π（Ｄ—2ｔ） π（Ｄ—ｔ） ＝ ｔ Ｄ—ｔ （1） 外表面： εｏ＝ πＤ—π（Ｄ—ｔ） π（Ｄ—ｔ） ＝ ｔ Ｄ—ｔ （2） Ｘ80直 缝 焊 与 螺 旋 焊 钢 管 的 口 径 分 别 为 1016ｍｍ和 1219ｍｍ‚壁厚为 18∙4ｍｍ．对于螺旋焊 管‚虽然制管和取样问题看似复杂‚但制管前沿钢卷 斜向所取的拉伸试样在制管过程中只是发生了周向 的弯曲变形‚变形情况与直缝焊一致‚因此在 Ｘ80 制管过程中‚内、外表面所承受的最大变形量为 1∙84％．Ｘ100热轧板制成的直缝焊钢管的口径为 813ｍｍ‚所承受的最大变形为 1∙87％． 在本文的研究过程中‚首先对 Ｘ80／Ｘ100管线 钢试样进行单向拉伸‚测定板材的初始屈服强度平 均值．为了研究压缩变形对屈服强度的影响‚将试 样先进行一定变形量的压缩‚卸载后再进行拉伸确 定其屈服强度‚并计算包辛格效应值．由于试验用 Ｘ80／Ｘ100管线钢的拉伸曲线都没有屈服平台‚因 此选用管线钢性能检测时常用的 σｔ0∙5作为屈服强 度．具体的预压缩变形量见表 2．每次试验选取两 个试样‚对试验结果取平均值． 表 2 试验方案 Ｔａｂｌｅ2 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｃｈｅｍｅ 钢号 预压缩变形量／％ 1 2 3 4 Ｘ80 0∙75 1∙40 — 1∙95 Ｘ100 1∙00 1∙50 1∙75 2∙00 2 试验结果与分析 如图2所示‚Ｘ80／Ｘ100管线钢的单向拉伸应力 应变曲线都没有明显的屈服平台‚由于棒状试样去 掉了上下表面的硬化层‚因此强度略低．高铌 ＋Ｍｏ 与高铌 ＋Ｃｒ成分设计的 Ｘ80钢初始屈服强度平均 值分别为 540ＭＰａ和 511ＭＰａ‚Ｘ100钢的初始平均 屈服强度为 665ＭＰａ． ·1145·