一种T/P92钢的机械拉伸强度的评估方法与流程

一种t/p92钢的机械拉伸强度的评估方法
技术领域
1.本发明涉及一种力学拉伸性能测试评估方法，特别涉及一种t/p92钢的机械拉伸强度的评估方法。


背景技术：

2.近年来，清洁高效的超超临界发电技术在我国得到了迅猛发展和大规模商业应用。t/p92钢是含w的9％cr马氏体耐热钢钢，因具有较高的热强性能，是600～630℃的超超临界机组的过热器、再热器及其集箱，尤其是高温主蒸汽和再热蒸汽管道极佳的选用材料而得到普遍应用。
3.高温蒸汽部件(包括管道和管子等)需要具备一定的机械强度，在温度和蒸汽压力的作用下，材料的强度劣化是必然趋势。确定材料的强度，通常按照gb/t228.1-2021《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》需要割管取样进行破坏性试验，而在实际生产中常因无法取样、不可能大量取样以及取样更换管子或管道导致耗时长、增加维修成本等诸多限制因素而难以有效应用。硬度可以表征材料的力学性能，且因硬度检测具备操作简便以及非破坏性等特点在生产实践中得到广泛应用。各类研究证实，钢材的硬度与强度存在强烈的线性关系。
4.现有技术对t/p92钢使用过程中的机械强度评价，往往采取破坏性方法需要整段管子取样后开展相关试验，这一方面会受制于取样条件而无法完成取样，另一方面即使完成取样也会引起成本增加和机组延时投运等问题。近年来，诸如小冲杆方法等微创技术虽用以评价材料的拉伸性能，但同样需要在管道表面进行局部破坏性取样，试验因受到取样制样工作等因素的限制而导致效率较低，同时若管道壁厚较薄时这类方法并不适用。
5.公告号为cn101788423a的中国发明专利公开了一种悬式绝缘子铁帽机械拉伸强度试验用专用设备及试验方法，属于材料强度实验设备及方法，特别是用于悬式绝缘子铁帽拉伸强度试验的设备及方法。使用悬式绝缘子铁帽机械拉伸强度试验用专用设备的试验方法，其特征在于：将锥形拉棒放入倒置的铁帽内将张紧坨分别放入铁帽孔内围在锥形拉棒周边，在铁帽的帽窝内放入下拉杆，将下拉杆夹到试验机的下固定夹上，将锥形拉棒夹到试验机的上固定夹上即可以进行拉伸试验。但是该方法仍不能解决使用过程中对同类型钢的机械强度评价。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是通过利用便捷容易获得的布氏硬度，提供一种快速评价t/p92钢机械拉伸强度的方法。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供的一种t/p92钢的机械拉伸强度的评估方法，包括下列步骤：
8.s1：在实际使用的t/p92钢部件表面选择n个测量点，分别测量每个点的实际布氏硬度值hbw1、hbw2、hbw3、hbw4、hbw5…
hbwi…
hbwn；
9.s2：将上述每个点的布氏硬度值hbw1、hbw2、hbw3、hbw4、hbw5…
hbwi…
hbwn求取平均，得到实际布氏硬度值hbw，即，hbw＝(hbw1+hbw2+hbw3+hbw4+hbw5+
…
+hbwi+
…
hbwn)/n，获得实际使用的t/p92钢部件表面的布氏硬度值hbw；以及
10.s4：根据上述布氏硬度值hbw，再根据实际使用的t/p92钢材机械拉伸强度(抗拉强度和屈服强度)与布氏硬度之间的定量线性关系公式计算得到抗拉强度rm和屈服强度r
p0.2
：
11.t/p92钢的强度与硬度之间的定量关系为：
12.rm＝k1·
hbw+a1(a)
13.r
p0.2
＝k2·
hbw+a2(b)
14.式(a)和(b)中：rm、rp
0.2
分别为材料在室温下的抗拉强度和屈服强度(mpa)；k1、k2、a1、a2为常量，k1＝2.539，a1＝176.93，k2＝3.068，a2＝-104.68。
15.进一步，在所述步骤s2后和步骤s4之前还包括下列步骤：
16.s3：比较所测量的布氏硬度值hbwi与平均值hbw，若任一测量值hbwi与平均值hbw相差大于m％，即，δhbwi＝(|hbw-hbwi|)/hbw＞m％，则舍弃该hbwi，重新另外选择另一个测量点hbwi′
，再求取平均值，从而进一步获得相对准确的实际布氏硬度值hbw
′
，即，hbw
′
＝(hbw1+hbw2+hbw3+hbw4+hbw5+
…
+hbwi′
+
…
hbwn)/n。
17.进一步，所述步骤s1的测量点数n≥5。
18.再进一步，所述步骤s1的测量点数n≤10。
19.进一步，所述m＝5～10。
20.再进一步，所述m＝5。
21.本发明通过所提供的布氏硬度与强度之间的定量关系，采用便捷高效的布氏硬度测试，获得在实际使用中不能直接检测的t/p92钢部件材料的拉伸强度性能，从而实现对现场使用的部件承载能力和安全性的掌握和评价，同时避免了割管取样导致的直接维修成本增加、时间成本增加等损益影响，特别有利于提升机组运行的经济效益。
附图说明
22.图1是本发明提供的一种t/p92钢的机械拉伸强度的评估方法的第一个实施例的步骤流程图。
23.图2是本发明提供的一种t/p92钢的机械拉伸强度的评估方法的第二个实施例的步骤流程图。
具体实施方式
24.下面通过实施例对本发明做详细描述。
25.参见图1，本发明提供的一种t/p92钢的机械拉伸强度的评估方法的第一个实施例的步骤如下：
26.s1：选择被测t/p92钢部件表面的合适区域，并进行表面处理，通常，表面质量符合gb/t231.1-2018《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》的相关要求，然后根据gb/t231.1-2018《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》规定的方法在所述表面选择n个测量点，通常，n≥5，且n≤10，在该实例中，选择5个测量点，分别测量每个点的实际布氏硬度值hbw1、hbw2、hbw3、hbw4、hbw5…
hbwi…
hbwn；
27.s2：将上述每个点的布氏硬度值hbw1、hbw2、hbw3、hbw4、hbw5…
hbwi…
hbwn求取平均，得到实际布氏硬度值hbw，即：
28.hbw＝(hbw1+hbw2+hbw3+hbw4+hbw5+
…
+hbwi+
…
hbwn)/n，获得实际使用的t/p92钢部件表面的布氏硬度值hbw；
29.s4：根据上述布氏硬度值hbw，再根据实际使用的t/p92钢材机械拉伸强度(抗拉强度和屈服强度)与布氏硬度之间的定量线性关系公式计算得到抗拉强度rm和屈服强度rp
0.2
：
30.t/p92钢的强度与硬度之间的定量关系为：
31.rm＝k1·
hbw+a1(a)
32.r
p0.2
＝k2·
hbw+a2(b)
33.在上述式(a)和(b)中：rm、rp
0.2
分别为材料在室温下的抗拉强度和屈服强度(mpa)；k1、k2、a1、a2为常量，k1＝2.539，a1＝176.93，k2＝3.068，a2＝-104.68，这样，上述r抗拉强度rm和屈服强度rp
0.2
也就可以依据下列公式直接计算得到：
34.rm＝2.539hbw+176.93(a)
35.r
p0.2
＝3.068hbw-104.68(b)
36.参见图2，为了进一步提高本发明提供的一种t/p92钢的机械拉伸强度的评估方法的准确性，本发明的第二个实施例的步骤如下：
37.s1：选择被测t/p92钢部件表面的合适区域，并进行表面处理，表面质量应符合gb/t231.1-2018《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》的相关要求，然后根据gb/t231.1-2018《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》规定的方法在所述表面选择n个测量点，在该实例中，选择5个测量点，分别测量每个点的实际布氏硬度值hbw1+hbw2+hbw3+hbw4+hbw5+
…
+hbwi+
…
hbwn；
38.s2：将上述每个点的布氏硬度值hbw1、hbw2、hbw3、hbw4、hbw5…
hbwi…
hbwn求取平均，得到实际布氏硬度值hbw，即：
39.hbw＝(hbw1+hbw2+hbw3+hbw4+hbw5+
…
+hbwi+
…
hbwn)/n，获得实际使用的t/p92钢部件表面的布氏硬度值hbw；
40.s3：比较所测量的布氏硬度值hbwi与平均值hbw，若任一测量值hbwi与平均值hbw相差大于m％，通常，m在5-10之间在，在本实例中，采用5％，δhbwi＝(|hbw-hbwi|)/hbw＞5％，则舍弃该hbwi，重新另外选择另一个测量点hbwi′
，再求取平均值，从而进一步获得相对准确的实际布氏硬度值hbw
′
，即，hbw
′
＝(hbw1+hbw2+hbw3+hbw4+hbw5+
…
+hbwi′
+
…
hbwn)/n。；
41.s4：根据上述布氏硬度值hbw
′
，再根据实际使用的t/p92钢材机械拉伸强度(抗拉强度和屈服强度)与布氏硬度之间的定量线性关系公式计算得到抗拉强度rm′
和屈服强度r
p0.2
′
：
42.t/p92钢的强度与硬度之间的定量关系为：
43.rm′
＝k1·
hbw
′
+a1(a)
44.r
p0.2
′
＝k2·
hbw
′
+a2(b)
45.在上述式(a)和(b)中：rm、r
p0.2
分别为材料在室温下的抗拉强度和屈服强度(mpa)；k1、k2、a1、a2为常量，k1＝2.539，a1＝176.93，k2＝3.068，a2＝-104.68，这样，上述r抗拉强度rm
和屈服强度r
p0.2
也就可以依据下列公式直接计算得到：
46.rm′
＝2.539hbw
′
+176.93(a)
47.r
p0.2
′
＝3.068hbw
′‑
104.68(b)
48.需要指出的，在上述m和n的值均能实现本发明的发明目的，在实际使用中，可以根据举要具体选择。
49.通过上面的描述，本发明提供的一种t/p92钢的机械拉伸强度的评估方法，基于现有的对抗拉强度和屈服强度的评估均采用先进行部件破坏性取样方法的研究，按照国标gb/t228.1-2021《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》将不同布氏硬度值的样品加工制作成标准试件，进一步进行拉伸试验而获得。本技术提供的定量关系即式(a)和(b)，均是针对不同布氏硬度值的样品进行试验取样，并按照gb/t228.1-2021进行了标准试验，从而获得了这一硬度值下样品的准确的抗拉强度和屈服强度；通过开展了大量的、不同布氏硬度值下对应的批量强度试验，建立了本发明上述布氏硬度和实际准确的强度之间的定量关系(即式a和式b)。通过这一定量关系，避免了对实际部件的破坏性取样，解决了现有技术中长期不能解决的问题，即，仅需要通过布氏硬度值的测量(布氏硬度测量不需要进行破坏性取样，可以对使用中部件直接测量)，获得实际使用中部件材料的抗拉强度和屈服强度，而且，研究和实验进一步表明本发明的方法准确可靠。从而实现对在役部件承载能力和安全性的掌握和评价，同时避免了割管取样导致的直接维修成本增加、时间成本增加等损益影响，有利于提升机组运行的经济效益。
50.最后所要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。