Oliver伸长率换算公式在X80管线钢中的适用性探讨

李记科，梁明华

（中国石油集团石油管工程技术研究院，陕西西安710077）

Oliver伸长率换算公式在X80管线钢中的适用性探讨

李记科，梁明华

（中国石油集团石油管工程技术研究院，陕西西安710077）

通过对比分析Φ1 219 mm×22 mm规格X80钢级直缝埋弧焊管的试制评价拉伸试验结果，以考察ISO 2566-1∶1984中引用的Oliver伸长率换算公式是否适用于新一代TMCP的X80钢级管线钢。对比分析发现：采用Oliver伸长率换算公式，将Φ1 219 mm×22 mm规格X80钢级直缝埋弧焊管板状试样伸长率换算为棒状试样的伸长率，其换算值大于实际试验值，二者绝对差约为5%，相对差约为20%；Oliver伸长率换算公式不适用于新一代TMCP的X80钢级管线钢。

X80；管线钢；拉伸试验；伸长率；Oliver伸长率换算公式

API Spec 5L—2012《管线钢管规范》（45版）标准10.2.4节［1］对拉伸试验有如下规定：“应报告标距长度为50 mm（2 in）试样的断后伸长率。对于试样标距长度小于50 mm（2 in）的试样，应按照ISO 2566-1∶1984《钢伸长率换算第1部分：碳钢和低合金钢》［2］或ASTM A 370—2015［3］，将断裂后测得的伸长率转换为50 mm（2 in）长度上的伸长率。”我国GB/T 9711—2011《石油天然气工业管线输送用钢管》［4］与API Spec 5L—2007（44版）的技术要求一致，在有关拉伸试验伸长率方面的要求与API Spec 5L—2012（45版）完全一样。我国进行钢的伸长率换算的规范性标准GB/T 17600.1—1998［5］等同采用ISO 2566-1∶1984。文献［6］从伸长率转化的通用性、可比性出发，指出“应报告标距长度为50 mm（2 in）试样的断后伸长率”这一要求不严密、不合理。在西气东输二线Φ1 219 mm×22 mm规格X80钢级直缝埋弧焊管试制初期，为了评价钢板、钢管实物水平能否达到Q/SY GJX 0104—2007《西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件》［7］标准要求，当时同时选用棒状试样和板状试样进行了大量的性能评价试验。现选取一组试验结果，采用ISO 2566-1∶1984标准中引用的Oliver伸长率换算公式，对不同试样的伸长率进行相互换算，考察ISO 2566-1∶1984中引用的Oliver伸长率换算公式是否适用。

1 试验用管

进行评价试验的钢管为西气东输二线Φ1 219 mm×22 mm规格X80钢级试制的直缝埋弧焊管，钢板生产制造工艺为新一代TMCP（Thermo Mechanical Control Process，热机械控制工艺）［8-11］，材料的金相组织为粒状贝氏体+多边形铁素体+珠光体。

2 拉伸试验取样情况

对直缝埋弧焊管进行拉伸试验评价时，从距焊缝180°同一位置同时取3个板状、3个棒状横向拉伸试样，以及3个板状、3个棒状纵向拉伸试样。拉伸试样取样位置如图1所示。板状试样标距内尺寸为50 mm（长）×38 mm（宽）×22 mm（钢管壁厚），棒状试样标距内尺寸为50 mm（长）×12.7 mm（直径）。板状试样厚度为钢管全壁厚，棒状试样靠近外表面加工。

图1 拉伸试样取样位置示意

3 拉伸试验结果

试验在MTS试验机上进行，并汇总试验结果。西气东输二线项目Φ1 219 mm×22 mm规格X80钢级直缝埋弧焊管的试制评价拉伸试验结果见表1。

表1 西气东输二线项目Φ1 219 mm×22 mm规格X80钢级直缝埋弧焊管的试制评价拉伸试验结果

按照Oliver伸长率换算公式，将板状试样（50 mm×38.1 mm×壁厚）伸长率（A板）换算成棒状试样（50 mm×12.7 mm）伸长率（A换）的公式如下：

式中L板——板状试样的初始标距，为50 mm；

L棒——棒状试样的初始标距，为50 mm；

S棒——棒状试样的横截面积，mm2；

S板——板状试样的横截面积，mm2。

4 试验结果分析

假设钢管纵、横向性能可能存在差异，但相同方向的性能是相同的；同一方向（纵向或横向）板状试样和棒状试样伸长率的换算具有可比性。对比表1中伸长率的数据，纵向板状拉伸试样试验获得的伸长率按照Oliver伸长率换算公式换算为棒状拉伸试样的伸长率，3个试验的平均值为29.85%；而3个纵向棒状拉伸试样实际试验获得的伸长率平均值为24.67%；两者平均值的绝对差为5.18%，两者平均值相对差为21.00%。横向拉伸试验结果的伸长率换算情况与纵向基本相同。由此可见，采用Oliver伸长率换算公式，将Φ1 219 mm×22 mm规格X80钢级直缝埋弧焊管板状试样伸长率换算为棒状试样的伸长率，其换算值与实际试验值不一致，换算值大于实际试验值；二者相对差约为20%。

5 讨论

实际上ISO 2566-1∶1984或ASTM A 370—2015对使用Oliver伸长率换算公式进行伸长率换算给出了明确的限定，但API Spec 5L—2012（45版）标准对此并未明确说明。ISO 2566-1∶1984或ASTM A 370—2015标准中使用Oliver伸长率换算公式进行伸长率换算的限定条件为：适用于抗拉强度为300～700 MPa经过热轧、热轧加正火或退火的碳钢、碳锰钢、钼钢和铬钼钢，不适用于冷拉钢、淬火回火钢或奥氏体钢，也不适用于标距长度超过或者宽厚比超过20的试样。

根据API Spec 5L—2012（45版），仅从抗拉强度来看，当钢级达X90（规范要求X90抗拉强度下限695 MPa）及以上时，其实际抗拉强度会超过700 MPa，伸长率换算公式基本就不适用了；当钢级达X52（API Spec 5L—2012标准PSL2等级要求X52钢级的抗拉强度上限为760 MPa）及以上时，其实际抗拉强度也可能会超过700 MPa，伸长率换算公式也可能不适用。实际情况到底如何，可以通过试验进行验证。

Φ1 219 mm×22 mm X80钢级管线钢管取样的试验结果表明，ISO 2566-1∶1984中引用的Oliver伸长率换算公式不适用于新一代TMCP工艺得到的X80钢级钢管，其不适用的原因可从以下方面考虑：

（1）材料、材料组织，对新一代TMCP工艺得到的X80钢级钢管组织材料，Oliver伸长率换算公式就是不适用；

（2）试样尺寸方面的原因，试验时板状试样的标距内尺寸为50 mm（长）×38 mm（宽）×22 mm（钢管壁厚），其横截面积为835.3 mm2，试样壁厚尺寸大、截面尺寸大，Oliver伸长率换算公式可能与试样尺寸有关系，不仅仅是材料因素；

（3）若将Oliver伸长率换算公式中的系数和指数调整，Oliver伸长率换算公式有可能还适用于该新一代TMCP工艺得到的X80钢级管线钢管。这些问题可以通过后续进一步的试验研究获得答案。

6 结论

材料金相组织为粒状贝氏体+多边形铁素体+珠光体、新一代TMCP工艺生产钢板，加工生产的Φ1 219 mm×22 mm X80钢级直缝埋弧焊管，就拉伸试验采用Oliver伸长率换算公式将板状试样伸长率换算为棒状试样的伸长率，换算值与实际试验值不一致；换算值大于实际试验值；两者平均值绝对差约为5%，相对差约为20%。Oliver伸长率换算公式不适用于新一代TMCP工艺生产的X80钢级直缝埋弧焊管拉伸试验伸长率换算。

［1］API Spec 5L—2012管线钢管规范［S］.45版.2012.

［2］ISO 2566-1∶1984钢伸长率换算第1部分：碳钢和低合金钢［S］.1984.

［3］ASTM A 370—2015钢产品力学性能试验的标准试验方法和定义［S］.2015.

［4］GB/T 9711—2011石油天然气工业管线输送用钢管［S］. 2011.

［5］GB/T 17600.1—1998钢的伸长率换算第1部分：碳素钢和低合金钢［S］.1998.

［6］李记科，杨红兵.对API Spec 5L（45版）中有关拉伸试验伸长率的讨论［J］.焊管，2015，38（4）：67-69.

［7］中国石油天然气股份有限公司.Q/SY GJX 0104—2007西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件［S］. 2007.

［8］彭龙洲，陈利明，杜新立，等.简析控轧控冷技术在无缝钢管生产中的应用［J］.钢管，2013，42（4）：7-10.

［9］王国栋.控轧控冷技术的发展及在钢管轧制中应用的设想［J］.钢管，2011，40（2）：1-8.

［10］王晓香，李延丰.HTP与TMCP工艺X80钢级板材制管性能的对比分析［J］.钢管，2007，36（1）：26-30.

［11］李延丰.西气东输二线管道工程用X80钢级Φ1 219 mm直缝埋弧焊管的研发［J］.钢管，2009，38（3）：33-38.

Analysis of Suitability of Oliver Elongation Reduction Formula for X80 Linepipe-purposed Steel

LI Jike，LIANG Minghua
（CNPC Tubular Goods Research Institute，Xi'an 710077，China）

Based on a comparative analysis of the result from the tensile test as for the purpose of evaluation of trial production of the Φ1 219 mm×22 mm X80 SAWL pipe，it is judged whether the Oliver elongation reduction formula as described under Standard ISO 2566-1∶1984 is suitable for the latest generation of the TMCP X80 linepipepurposed steel.The analysis reveals that when using the said formula to converse the elongation of the plate-shaped specimen of the said pipe into that of the round bar-shaped specimen，the equivalent value is bigger than the measured test value，and the absolute difference between the two values is approximately 5%，while their relative difference is about 20%，which demonstrates that the Oliver reduction formula is not suitable for the latest generation of the TMCP X80 linepipe-purposed steel.

X80；linepipe-purposed steel；tensile test；elongation；Oliver elongation redution formula

TG115.5+2

B

1001-2311（2016）04-0071-03

2016-01-06）

李记科（1965-），男，教授级高级工程师，主要从事石油管工程技术研究和石油管材质量监督检验工作。