小冲杆试验评估X80管线钢的拉伸性能

宋 明，李旭阳，曹宇光，司伟山，甄 莹

(中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，青岛 266580)

0 引 言

小冲杆试验(Small Punch Test，SPT)是一种通过测试从在役设备上取得的微小圆片状试样，进而对设备材料劣化性能和剩余寿命进行近乎“无损评价”的新型试验方法[1-3]。与常规单轴拉伸试验相比，其所需试样尺寸极小：直径d1为10.0 mm，厚度h为0.300～0.500 mm[4]。试验时将薄片试样边缘固定，用头部半径r=1.25 mm的冲杆对试样中心进行挤压加载直至破坏，得到小冲杆试验载荷-位移曲线，然后与常规单轴拉伸试验结果进行关联即可确定材料的弹性与塑性等力学性能。通常来说，小冲杆试验结果受试样厚度的影响较大[5-7]。目前，国内外学者通过对多种材料进行试验，得到了小冲杆试验与常规拉伸试验进行关联所需的经验公式[8-10]，但忽略了试样厚度变化的影响。作者在借助韩浩等[8]与MAO等[10]给出的经验公式(作者未考察其他经验公式对X80管线钢小冲杆试验的适用性)对X80管线钢小冲杆试验结果进行处理时发现，试样的屈服强度与抗拉强度对厚度有极大的依赖性，所得结果与单轴拉伸的相比误差较大。虽然有学者对此经验公式进行了一定改进[11]，但其并不适用于X80管线钢。

数字图像相关(Digital Image Correlation，DIC)是一种新型应变测量技术，其原理是通过跟踪试样表面变形前后两幅散斑图像中同一像素点的位置来获得该像素点的位移向量，从而计算试样表面的全场应变。DIC技术可以在试样表面设置虚拟引伸计。虚拟引伸计在力学测试中比常规接触式引伸计有着更广的适用范围，对于应变的分辨率较高，并且可以测得单轴拉伸试样颈缩处的应变值。……