一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法和設備的製作方法
2023-10-11 07:43:09
一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法和設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法和裝置，屬於管線鋼評判領域。所述方法包括：在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區域中韌性面的面積，並確定非韌脆混合區域中韌性面的面積，其中，所述韌脆混合區域是韌性面和脆性面呈條紋狀間隔分布的類三角形區域；根據所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和所述待評測區域內的非韌脆混合區域中韌性面的面積，以及所述待評測區域的總面積，確定所述待評測區域中的剪切面積比例。採用本發明，可以提高管線鋼落錘撕裂實驗中得出的剪切面積比例的準確度。
【專利說明】一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法和設備
【技術領域】
[0001] 本發明涉及管線鋼評判領域，特別涉及一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性 的方法和設備。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術的發展，在一些工程應用中對鋼材韌性的要求不斷的提高。西氣東 輸二線工程中，為了提高輸送管道的安全指數，對用於製造管道的管線鋼的韌性要求非常 商。
[0003] 現有技術中採用管線鋼落錘撕裂實驗對管線鋼的韌性進行評測，在實驗中，通過 落錘使管線鋼樣本斷裂，然後對樣本的斷口表面進行分析，確定樣本的韌性。在斷口表面中 一般會包括有脆性面（圖1中的區域3)和韌性面（圖1中的區域4)，脆性面是脆性斷裂(準 解離斷裂）產生的斷面，韌性面是韌性斷裂產生的斷面。該實驗中，採用剪切面積比例來表 示樣本的韌性，剪切面積比例即韌性面的面積在總面積中所佔的比例。
[0004] 在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：
[0005] 在管線鋼落錘撕裂實驗中，斷口表面經常會出現韌脆混合區域(一般呈現為具有 韌脆混合形貌的三角形區域，如圖1中的區域1、2)，現有技術中，一般將整個韌脆混合區域 作為脆性面或韌性面處理，然而，這種做法會導致最終得到的剪切面積比例存在較大偏差。
【發明內容】
[0006] 為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定 樣本韌性的方法和設備，以提高管線鋼落錘撕裂實驗中得出的剪切面積比例的準確度。所 述技術方案如下：
[0007] -方面，提供了一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法，所述方法包 括：
[0008] 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區域中韌性面的面積， 並確定非韌脆混合區域中韌性面的面積，其中，所述韌脆混合區域是韌性面和脆性面呈條 紋狀間隔分布的類三角形區域；
[0009] 根據所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和所述待評測區域內的 非韌脆混合區域中韌性面的面積，以及所述待評測區域的總面積，確定所述待評測區域中 的剪切面積比例。
[0010] 優選的，所述在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區域中韌 性面的面積，具體為：
[0011] 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的圖像；
[0012] 根據所述韌脆混合區域的圖像，確定所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面 的面積。
[0013] 優選的，所述在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的圖 像，具體為：
[0014] 通過掃描電鏡，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的 圖像。
[0015] 優選的，所述根據所述韌脆混合區域的圖像，確定所述待評測區域內的韌脆混合 區域中韌性面的面積，具體為：
[0016] 通過圖像處理工具對所述韌脆混合區域的圖像進行測算，確定所述待評測區域內 的韌脆混合區域中韌性面的面積。
[0017] 優選的，所述在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區域中韌 性面的面積，具體為：
[0018] 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定所述韌脆混合區域的面積；
[0019] 確定所述韌脆混合區域中韌性面的面積為所述韌脆混合區域的面積與預設比例 值的乘積。
[0020] 另一方面，提供了一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的裝置，所述裝置包 括：
[0021] 第一確定模塊，用於在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區 域中韌性面的面積，並確定非韌脆混合區域中韌性面的面積，其中，所述韌脆混合區域是韌 性面和脆性面呈條紋狀間隔分布的類三角形區域；
[0022] 第二確定模塊，用於根據所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和所 述待評測區域內的非韌脆混合區域中韌性面的面積，以及所述待評測區域的總面積，確定 所述待評測區域中的剪切面積比例。
[0023] 優選的，所述第一確定模塊，具體用於：
[0024] 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的圖像；
[0025] 根據所述韌脆混合區域的圖像，確定所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面 的面積。
[0026] 優選的，所述第一確定模塊，具體用於：
[0027] 通過掃描電鏡，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的 圖像。
[0028] 優選的，所述第一確定模塊，具體用於：
[0029] 通過圖像處理工具對所述韌脆混合區域的圖像進行測算，確定所述待評測區域內 的韌脆混合區域中韌性面的面積。
[0030] 優選的，所述第一確定模塊，具體用於：
[0031] 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定所述韌脆混合區域的面積；
[0032] 確定所述韌脆混合區域中韌性面的面積為所述韌脆混合區域的面積與預設比例 值的乘積。
[0033] 本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：
[0034] 本發明實施例中，在進行管線鋼落錘撕裂實驗時，在管線鋼樣本的斷口表面，根據 待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和待評測區域內的非韌脆混合區域中韌性 面的面積，以及待評測區域的總面積，確定待評測區域中的剪切面積比例，從而，可以得到 較為準確的剪切面積比例，提高管線鋼落錘撕裂實驗中得出的剪切面積比例的準確度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於 本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 的附圖。
[0036] 圖1是本發明實施例提供的管線鋼樣本的斷口表面；
[0037] 圖2是本發明實施例提供的管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法流程圖；
[0038] 圖3a、3b是本發明實施例提供的韌脆混合區域的圖像；
[0039] 圖4a、4b是本發明實施例提供的韌脆混合區域的圖像；
[0040] 圖5是本發明實施例提供的剪切面積比例統計圖；
[0041] 圖6是本發明實施例提供的管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的裝置結構示 意圖。
【具體實施方式】
[0042] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方 式作進一步地詳細描述。
[0043] 實施例一
[0044] 本發明實施例提供了一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法，如圖2所 示，該方法的處理流程可以包括如下的步驟：
[0045] 步驟201，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區域中韌性面 的面積，並確定非韌脆混合區域中韌性面的面積。其中，所述韌脆混合區域是韌性面和脆性 面呈條紋狀間隔分布的類三角形區域。
[0046] 步驟202,根據待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和待評測區域內的 非韌脆混合區域中韌性面的面積，以及待評測區域的總面積，確定待評測區域中的剪切面 積比例。
[0047] 本發明實施例中，在進行管線鋼落錘撕裂實驗時，在管線鋼樣本的斷口表面，根據 待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和待評測區域內的非韌脆混合區域中韌性 面的面積，以及待評測區域的總面積，確定待評測區域中的剪切面積比例，從而，可以得到 較為準確的剪切面積比例，提高管線鋼落錘撕裂實驗中得出的剪切面積比例的準確度。 [0048] 實施例二
[0049] 本發明實施例提供了一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法，下面將結 合具體的實施方式對圖2所示的處理流程進行詳細的說明，具體內容可以如下。
[0050] 步驟201，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區域中韌性面 的面積，並確定非韌脆混合區域中韌性面的面積。
[0051] 其中，可以採用X80 (管線鋼型號）管線鋼做0°C管線鋼落錘撕裂實驗。待評測區 域可以如圖1所示取管線鋼樣本的斷口表面中部寬度為33_的區域。在待評測區域中的 韌脆混合區域即圖1中的區域1、2。在待評測區域中的非韌脆混合區域即韌脆混合區域之 外的區域。
[0052] 該步驟中，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內確定韌脆混合區域中韌性面 的面積的方式可以有多種具體的執行方式，下面給出了兩種優選的執行方式：
[0053] 方式一
[0054] 首先，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的圖像。
[0055] 具體的，可以通過掃描電鏡，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆 混合區域的圖像。可以使用掃描電鏡對待評測區域內的韌脆混合區域進行拍攝，圖3a、圖 3b所示為通過掃描電鏡拍攝到的韌脆混合區域的宏觀圖像，圖4a、圖4b所示為通過掃描電 鏡拍攝到的韌脆混合區域的微觀圖像，圖4a是圖3a中區域A的顯微圖像，圖4b是圖3a中 區域B的顯微圖像。如圖3a所示，韌脆混合區域是韌性面和脆性面呈條紋狀間隔分布的類 三角形區域。其中，區域A表現為準解離斷裂，即區域A為脆性面(或稱準解離面)，區域B 表現為韌窩狀，即區域B為韌性面(或稱韌窩面)。
[0056] 然後，根據韌脆混合區域的圖像，確定待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的 面積。
[0057] 具體的，可以通過圖像處理工具對韌脆混合區域的圖像進行測算，確定所述待評 測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積。優選的，可以使用Photoshop(-種圖像處理工 具)，對韌脆混合區域進行圖像測算，得出韌脆混合區域中韌性面(類同區域B)的面積。另 夕卜，還可以得出韌脆混合區域的面積和其中脆性面(類同區域A)的面積，進而可以計算出韌 脆混合區域中的剪切面積比例，用韌性面的面積除以韌脆混合區域的面積。
[0058] 方式二
[0059] 首先，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區域的面積。
[0060] 具體的，確定韌脆混合區域的面積，可以通過測量工具(如卡尺等）進行測量獲得， 也可以採用上述的通過圖像測算的方式獲得。
[0061] 然後，確定韌脆混合區域中韌性面的面積為韌脆混合區域的面積與預設比例值的 乘積。
[0062] 在多次實驗中，對上述計算出的韌脆混合區域中的剪切面積比例進行統計，可以 得出圖5所示的統計結果，在圖5中記錄了多次實驗中韌脆混合區域內韌性面的條紋數和 剪切面積比例的對應關係。由圖5可見，韌脆混合區域中剪切面積比例絕大多數超過50%， 而且平均值為67. 2%。為了提高安全性，上述的預設比例值可以設置為較小的數值，優選的， 可以設置為50%。
[0063] 步驟202,根據待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和待評測區域內的 非韌脆混合區域中韌性面的面積，以及待評測區域的總面積，確定待評測區域中的剪切面 積比例。
[0064] 具體的，可以將待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積與待評測區域內的 非韌脆混合區域中韌性面的面積相加，再用相加所得的面積和除以待評測區域的總面積， 即為待評測區域中的剪切面積比例，待評測區域中的剪切面積比例可以作為韌性參數，用 於表不管線鋼樣本的韌性。
[0065] 本發明實施例中，在進行管線鋼落錘撕裂實驗時，在管線鋼樣本的斷口表面，根據 待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和待評測區域內的非韌脆混合區域中韌性 面的面積，以及待評測區域的總面積，確定待評測區域中的剪切面積比例，從而，可以得到 較為準確的剪切面積比例，提高管線鋼落錘撕裂實驗中得出的剪切面積比例的準確度。 [0066] 實施例三
[0067] 基於相同的技術構思，本發明實施例還提供了一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣 本韌性的裝置，如圖6所示，所述裝置包括：
[0068] 第一確定模塊610,用於在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合 區域中韌性面的面積，並確定非韌脆混合區域中韌性面的面積，其中，所述韌脆混合區域是 韌性面和脆性面呈條紋狀間隔分布的類三角形區域；
[0069] 第二確定模塊620,用於根據所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積 和所述待評測區域內的非韌脆混合區域中韌性面的面積，以及所述待評測區域的總面積， 確定所述待評測區域中的剪切面積比例。
[0070] 優選的，所述第一確定模塊610,具體用於：
[0071] 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的圖像；
[0072] 根據所述韌脆混合區域的圖像，確定所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面 的面積。
[0073] 優選的，所述第一確定模塊610,具體用於：
[0074] 通過掃描電鏡，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的 圖像。
[0075] 優選的，所述第一確定模塊610,具體用於：
[0076] 通過圖像處理工具對所述韌脆混合區域的圖像進行測算，確定所述待評測區域內 的韌脆混合區域中韌性面的面積。
[0077] 優選的，所述第一確定模塊610,具體用於：
[0078] 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定所述韌脆混合區域的面積；
[0079] 確定所述韌脆混合區域中韌性面的面積為所述韌脆混合區域的面積與預設比例 值的乘積。
[0080] 本發明實施例中，在進行管線鋼落錘撕裂實驗時，在管線鋼樣本的斷口表面，根據 待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和待評測區域內的非韌脆混合區域中韌性 面的面積，以及待評測區域的總面積，確定待評測區域中的剪切面積比例，從而，可以得到 較為準確的剪切面積比例，提高管線鋼落錘撕裂實驗中得出的剪切面積比例的準確度。
[0081] 需要說明的是：上述實施例提供的管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的裝置在 確定樣本韌性時，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而 將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內部結構劃分成不同的功能模塊，以 完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實施例提供的管線鋼落錘撕裂實驗中確定 樣本韌性的裝置與管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法實施例屬於同一構思，其具 體實現過程詳見方法實施例，這裡不再贅述。
[0082] 上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
[0083] 本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬體 來完成，也可以通過程序來指令相關的硬體完成，所述的程序可以存儲於一種計算機可讀 存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。
[0084] 以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的方法，其特徵在於，所述方法包括： 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區域中韌性面的面積，並確 定非韌脆混合區域中韌性面的面積，其中，所述韌脆混合區域是韌性面和脆性面呈條紋狀 間隔分布的類三角形區域； 根據所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和所述待評測區域內的非韌 脆混合區域中韌性面的面積，以及所述待評測區域的總面積，確定所述待評測區域中的剪 切面積比例。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述在管線鋼樣本的斷口表面的待評測 區域內，確定韌脆混合區域中韌性面的面積，具體為： 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的圖像； 根據所述韌脆混合區域的圖像，確定所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面 積。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述在管線鋼樣本的斷口表面的待評測 區域內，獲取韌脆混合區域的圖像，具體為： 通過掃描電鏡，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的圖像。
4. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述根據所述韌脆混合區域的圖像，確定 所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積，具體為： 通過圖像處理工具對所述韌脆混合區域的圖像進行測算，確定所述待評測區域內的韌 脆混合區域中韌性面的面積。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述在管線鋼樣本的斷口表面的待評測 區域內，確定韌脆混合區域中韌性面的面積，具體為： 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定所述韌脆混合區域的面積； 確定所述韌脆混合區域中韌性面的面積為所述韌脆混合區域的面積與預設比例值的 乘積。
6. -種管線鋼落錘撕裂實驗中確定樣本韌性的裝置，其特徵在於，所述裝置包括： 第一確定模塊，用於在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定韌脆混合區域中 韌性面的面積，並確定非韌脆混合區域中韌性面的面積，其中，所述韌脆混合區域是韌性面 和脆性面呈條紋狀間隔分布的類三角形區域； 第二確定模塊，用於根據所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面積和所述待 評測區域內的非韌脆混合區域中韌性面的面積，以及所述待評測區域的總面積，確定所述 待評測區域中的剪切面積比例。
7. 根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述第一確定模塊，具體用於： 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的圖像； 根據所述韌脆混合區域的圖像，確定所述待評測區域內的韌脆混合區域中韌性面的面 積。
8. 根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第一確定模塊，具體用於： 通過掃描電鏡，在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，獲取韌脆混合區域的圖像。
9. 根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述第一確定模塊，具體用於： 通過圖像處理工具對所述韌脆混合區域的圖像進行測算，確定所述待評測區域內的韌 脆混合區域中韌性面的面積。
10.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述第一確定模塊，具體用於： 在管線鋼樣本的斷口表面的待評測區域內，確定所述韌脆混合區域的面積； 確定所述韌脆混合區域中韌性面的面積為所述韌脆混合區域的面積與預設比例值的 乘積。
【文檔編號】G01N3/00GK104122136SQ201310157015
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月28日 優先權日:2013年4月28日
【發明者】宮少濤, 吉玲康, 趙新偉, 李為衛, 陳宏遠, 熊慶人, 池強 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣集團公司管材研究所