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④断面收缩率(ψ)
在拉伸试验中,试样拉断后其缩径处横截面积的大缩减量与原始横截面积的百分比,称为断面收缩率。以ψ表示,单位为%。计算公式如下:
式中:S0--试样原始横截面积,mm2; S1--试样拉断后缩径处的少横截面积,mm2。
⑤硬度指标
金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。
A、布氏硬度(HB)
用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示,单位为N/mm2(MPa)。
其计算公式为:
式中:F--压入金属试样表面的试验力,N; D--试验用钢球直径,mm; d--压痕平均直径,mm。
测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观,又方便。
举例:120HBS10/1000130:表示用直径10mm钢球在1000Kgf(9.807KN)试验力作用下,保持30s(秒)测得的布氏硬度值为120N/ mm2(MPa)。
钢管按生产工艺分为无缝钢管和焊接钢管。前者又分为热轧无缝钢管和冷轧(冷拔、挤压)无缝钢管;后者根据焊接方法又分为电焊钢管(以高频电阻焊为主)、气焊钢管和炉焊钢管等。按其用途分类,有管道用、热工设备用、机械工业用、高压容器用、地质钻探用、石油工业用、化学工业用和工程结构用钢管等。
用于输送水、煤气的管道用钢管,其规格小于或等于12英寸(304.8毫米)的,以公称口径表示,表示方法同时用英寸数和毫米数两种,但公称口径不一定等于钢管外径减2倍壁厚之差,它不过是钢管规格的名称;其他圆形钢管均以外径和壁厚的毫米数表示;选用异形钢管时,需标明其外形。
端部加厚的钢管,其端部承载力增大,用以制作钻杆、套管和油管,多用于地质勘探和石油、天然气的开采。内层用铜或其他金属、外层用钢的双层金属管,以及内衬塑料的钢管,其防腐性能较强,多用于输送有腐蚀性的流体。
钢管的承载力,一方面与钢号及其力学性能,即屈服点、抗拉强度、伸长率和冲击韧性等有关,另一方面与截面的几何特性有关。圆形钢管抵抗局部屈曲的能力强,因而它是承受径向内压和径向外压的好构件。在钢号相同、面积相等和同样支撑条件下,矩形钢管的偏心受压承载力较强,圆形和方形钢管的轴心受压承载力强。但方形和矩形钢管在受压区抵抗局部屈曲的能力不如圆形钢管。无缝钢管与焊接钢管相比,前者生产工艺复杂,质优价昂,在土木工程中应用较少,后者应用较多。
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