解读GB-T232-2010-金属材料弯曲试验方法

标准化解读ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０《金属材料　弯曲试验方法》李君荣，潘转芳（陕西龙门钢铁公司质量保证部，韩城７１５４０５）摘　要：弯曲性能是金属材料的一项主要检验指标，ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０《金属材料　弯曲试验方法》已发布和实施。对新标准与国际标准和原标准的主要技术差别进行了介绍，并对新标准实施中应注意的问题进行了 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ，为新标准的正确理解和实施提供了参考。关键词：金属材料；弯曲试验；标准中图分类号：Ｔ－６５２．１　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－４０１２（２０１１）０７－０４１８－０３Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０“Ｍｅｔａｌｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｂｅｎｄ　Ｔｅｓｔ”ＬＩ　Ｊｕｎ－ｒｏｎｇ，ＰＡＮ　Ｚｈｕａｎ－ｆａｎｇ（Ｑｕａｌｉｔｙ　Ａｓｓｕｒａｎｃｅ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｌｏｎｇｍｅｎ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈａｎｃｈｅｎｇ　７１５４０５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｎｄｉｎｇ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｅｓｔ　ｉｔｅｍｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０“ＭｅｔａｌｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ　Ｂｅｎｄ　Ｔｅｓｔ”ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｒｅｌｅａｓｅｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｓｔａｎｄａｒｄｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐａｉｄ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｔｈａｔ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｂｅｎｄ　ｔｅｓｔ；ｓｔａｎｄａｒｄ　　ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０《金属材料　弯曲试验方法》代替ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９于２０１０年９月２日发布，并于２０１１年６月１日开始实施。该标准修改采用国际标准ＩＳＯ　７　４　３　８：２　０　０　５（Ｅ）［１］，这是此项标准自１９６３年首次发布以来的第四次修订。笔者对照新旧标准及国际标准，结合实际情况对增加、修改和删减的内容作一介绍，并对标准实施中应注意的问题进行了总结。１　ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０与ＩＳＯ　７４３８：２００５（Ｅ）的主要技术差别ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０与ＩＳＯ　７４３８：２００５（Ｅ）的主要技术差别有：（１）为贯彻ＧＢ／Ｔ　１．１－２００９《标准化工作导则　第二部分：标准的结构与编写》，增加了第２节“规收稿日期：２０１１－０１－２５作者简介：李君荣（１９７５－），男，助理工程师。范性引用文件”。（２）因为 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf １的符号和说明中涉及到图３和图Ｂ．１，在第３节中增加了图３（虎钳式弯曲装置）和图Ｂ．１（通过测量弯曲压头位移测定弯曲角度的方法示意图），使内容更完善。（３）增加了第５．５节“符合弯曲试验原理的其他弯曲装置（例如翻板式弯曲装置等）亦可使用”。ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９等效采用ＩＳＯ　７４３８：１９８５［２］，在主要技术内容上与ＩＳＯ　７４３８：１９８５等效。翻板式弯曲装置在ＩＳＯ　７４３８：１９８５中没有规定，但因该装置与国际标准规定的原则要求无差异而被纳入，按ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９规定的试验原理进行弯曲试验。ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０标准修改采用ＩＳＯ　７４３８：２００５，翻板式弯曲装置在ＩＳＯ　７４３８：２００５中没有规定。修改时删减了ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９用翻板式弯曲装置进行弯曲试验的详细内容，修改为“５．５符合弯曲试验原理的其他弯曲装置（例如翻板式弯曲装置·８１４·李君荣等：解读ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０《金属材料　弯曲试验方法》等）亦可使用”，表明翻板式弯曲装置还可以延续使用。（４）为了贯彻ＧＢ／Ｔ　２００００．２－２００１，增加了试样制备内容，在第６．１节中增加了“样坯的切取位置和方向应按照相关产品标准的要求。如未具体规定，对于钢产品，应按照ＧＢ／Ｔ　２９７５的要求”。２　ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０与ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９的主要技术差别此次标准修订对ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９的下列主要技术内容做了修改：（１）取消了弯心术语。ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９用ｄ表示弯曲压头或弯心直径；ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０修改采用ＩＳＯ　７４３８：２００５，修改时与ＩＳＯ　７４３８：２００５保持一致，取消了弯心术语，且弯曲压头直径的符号由ｄ改为Ｄ，这样就避免了与产品标准用ｄ表示钢材直径的冲突，使试验 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 中的代表符号与试验标准及产品标准中的保持一致。如ＧＢ　１４９９．２－２００７《钢筋混凝土用钢　第２部分　热轧带肋钢筋》中引用ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９的弯曲试验方法，但ＧＢ　１４９９．２－２００７中用ｄ表示钢筋的公称直径，规定弯曲试验时弯芯直径为钢筋直径ｄ的规定倍数，如直径ｄ＝２０ｍｍ的ＨＲＢ３３５钢筋，规定弯曲试验时弯芯直径为３ｄ；而ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９中ｄ表示弯曲压头或弯心直径，这样在试验记录中就无法用字母简洁地进行表达。（２）取消了确定试样长度的公式。在ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９中的第６．７节规定“试样长度应根据试样厚度和使用的试验设备确定。采用图１（支辊式弯曲装置）和图４（翻板式弯曲装置）的方法时，可以按照Ｌ＝０．５π（ｄ＋ａ）＋１４０ｍｍ确定，式中Ｌ为试样长度，ｄ为弯曲压头或弯心直径，ａ为试样的厚度或直径，或多边形横截面内切圆直径，π为圆周率，取３．１”。在使用支撑辊弯曲装置或翻板式弯曲装置进行弯曲试验时，试样长度主要取决于弯曲压头直径（按产品标准与试样厚度有规定的比例关系）、试样厚度及与试验机连接弯曲压头的长度，试验到达规定角度时试样不损坏试验机即可。因此，ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０中的第６．７节将试样长度要求修改为“试样长度应根据试样厚度（或直径）和使用的试验设备确定”，这样更科学合理，便于操作。（３）修改了试样厚度的规定。ＧＢ／Ｔ　２３２－１９９９中的第６．４．２节规定“直径或多边形横截面内切圆直径不大于５０ｍｍ的产品，其试样横截面应为原产品的横截面。如试验设备能力不足，对于直径或多边形横截面内切圆直径超过３０～５０ｍｍ的产品，可以按照图５（减薄试样横截面形状与尺寸）将其机加工成横截面内切圆直径不小于２５ｍｍ的试样”。ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０将第６．４．２节修改为：“直径（圆形横截面）或内切圆直径（多边形横截面）不大于３０ｍｍ的产品，其试样横截面应为原产品的横截面。对于直径或多边形横截面内切圆直径超过３０ｍｍ但不大于５０ｍｍ的产品，可以将其机加工成横截面内切圆直径不小于２５ｍｍ的试样”。新旧标准所表述的内容是完全相同的，但修改后标准的语言更加简练准确。（４）增加了矩形试样圆角半径数值的规定。ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０中增加了“６．２　矩形试样的棱边”一节，具体内容为：“试样表面不得有划痕和损伤。方形、矩形和多边形横截面试样的棱边应倒圆，倒圆半径不能超过以下数值：①１ｍｍ，当试样厚度小于１０ｍｍ；②１．５ｍｍ，当试样厚度大于或等于１０ｍｍ且小于５０ｍｍ；③３ｍｍ，当试样厚度不小于５０ｍｍ。棱边倒圆时不应形成影响试验结果的横向型毛刺和伤痕。如果试验结果不受影响，允许试样的棱边不倒圆”。这样避免了因角部应力集中产生裂纹源，从而影响试验结果。（５）增加了试验过程中应采取足够的安全措施和防护装置的规定。ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０中的“７　试验程序”一节中增加了“特别提示：试验过程中应采取足够的安全措施和防护装置”。弯曲试验机一般采用钢丝网或有机玻璃制作防护装置，对试验人员起到安全保护作用。增加此条款充分体现了以人为本的安全意识。（６）增加了当出现争议时试验速度应为（１±０．２）ｍｍ／ｓ的规定。ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０的第７．３节中的试验程序条款中增加了“弯曲角度α可以通过测量弯曲压头的位移计算得出，见附图Ｂ。……弯曲试验时，应当缓慢地施加弯曲力，以使材料能够自由地进行塑性变形。当出现争议时，试验速度应为（１±０．２）ｍｍ／ｓ”。为满足标准中规定的试验速度，必须在试验弯曲压头位移速度可控的试验机上进行试验，如电液伺服或电子万能试验机。普通液压试验机将无法满·９１４·李君荣等：解读ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０《金属材料　弯曲试验方法》足该标准试验要求。现今国内大部分弯曲试验机的压头加载速度在３２０～４００ｍｍ／ｍｉｎ，即５．３～６．７ｍｍ／ｓ，试验速度远大于标准中规定的试验速度。在对钢筋进行弯曲试验时，部分实验室采用的是钢筋弯曲试验机，进行弯曲试验时将试样一臂加力，使试样靠在规定直径的弯曲弧面上，承受一弯曲力矩以２０°／ｓ的角速度绕圆弧面发生塑性变形到一特定角度。该试验装置符合虎钳式弯曲装置。根据附录Ｂ《通过测量弯曲压头位移测定弯曲角度的方法》可计算试样的弯曲角度α，示意图见图１，计算公式如下：ｓｉｎα２＝ｐ×ｃ＋Ｗ×（ｆ－ｃ）ｐ２＋（ｆ－ｃ）２（１）ｃｏｓα２＝Ｗ×ｐ－ｃ×（ｆ－ｃ）ｐ２＋（ｆ－ｃ）２（２）Ｗ＝ｐ２＋（ｆ－ｃ）２－ｃ槡２（３）ｃ＝２５＋ａ＋Ｄ２（４）式中　ｐ———试验后支辊中心轴所在垂直面与弯曲压头中心轴所在垂直面之间的间距；ｃ———试验前支辊中心轴所在水平面与弯曲压头中心轴所在水平面之间的间距；ｆ———弯曲压头的移动距离；ａ———试样的厚度或直径（或多边形横截面内切圆直径）；Ｄ———弯曲压头直径。图１　通过测量弯曲压头位移测定弯曲角度的方法示意图Ｆｉｇ．１　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｄｉａｇｒａｍ　ｆｏｒ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ａｎｇｌｅｂｙ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｐｕｎｃｈ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ从图１中可以看出：ｐ＝ｌ／２＋２５（２）式中　ｌ———支辊间距离。以２０ｍｍ　ＨＲＢ３３５钢筋的弯曲试验为例，试样直径ａ＝２０ｍｍ，弯曲压头直径Ｄ＝３ａ＝６０ｍｍ，ｌ＝Ｄ＋３ａ＝１２０ｍｍ，给定弯曲压头的移动距离ｆ（０～６００ｍｍ取整数），利用以上公式计算其对应角度α，并绘制散点图，见图２。图２　２０ｍｍ　ＨＲＢ３３５钢筋弯曲试验的ｆ－α散点图Ｆｉｇ．２　ｆ－αｐｌｏｔ　ｏｆ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｓｔｅｅｌ　ｂａｒ　ｗｉｔｈ２０ｍｍ　ＨＲＢ３３５从图２可以看出，弯曲压头的移动距离ｆ与弯曲角度α不成线形关系。在试验过程中最大角速度为１．８３°／ｓ，远小于２０°／ｓ。从通过测量弯曲压头位移测定弯曲角度的计算公式和图１中可以发现，在相同压下量的情况下，弯曲角度α随钢材尺寸、弯曲压头直径、支辊半径及支辊间距的变化而变化，所以不易通过控制试验弯曲角速度来达到与标准要求相同的效果。（７）删减了支辊式弯曲装置的支辊半径为１～１０倍试样厚度的规定。笔者认为在使用支辊式弯曲装置进行弯曲试验时还应执行对支辊半径的规定，以免因支辊半径偏小造成试样与支辊接触部位的挤压变形，影响试验结果。３　结语综上所述，在ＧＢ／Ｔ　２３２－２０１０实施时应注意以下问题以确保标准的正确贯彻。（１）出现争议时，试验速度应为（１±０．２）ｍｍ／ｓ，试验前应做好检验设备的配套工作，以满足试验速度的要求。（２）试验过程中应采取足够的安全措施和防护装置，以保证试验安全进行。（３）矩形试样表面不得有划痕和损伤。方形、矩形和多边形横截面试样的棱边可按规定倒圆半径进行倒圆，避免影响试验结果。（４）建议使用支辊式弯曲装置进行弯曲试验时，支辊半径应为１～１０倍试样厚度，以免因支辊半径偏小造成试样与支辊接触部位的挤压变形，影响试验结果。（下转第４４０页）·０２４·景江峰等：锅炉水冷壁管开裂分析应力在吹灰器口水冷壁管上的作用是循环往复的。水冷壁正常部位是单面受热，相邻水冷壁管的温度由连接鳍片来平衡。而水冷壁吹灰孔附近管的受热情况和温度环境则较复杂，有以下特殊性：（１）由于此处管的结构特定，其周向受热面积与其他管不同，且与周围管子之间未按图纸焊接密封板，壁温不能与其他管直接传导而平衡均匀。（２）管子位于吹灰器口，炉墙开孔部位背火侧的保温隔热性能一般较正常部位的差，当吹灰进行时，这种差异就更大。在锅炉启动加热和锅炉运行过程中，由于吹灰器孔口部位水冷壁管与周围水冷壁管周向受热面积不同，其温度与正常部位水冷壁温度有明显差异，因为受附近温度正常部位水冷壁结构的约束，这部分水冷壁的温度偏差造成的热膨胀不能向外分散，只能向孔口集中。这部分热膨胀造成了使孔口产生变形的趋势，使开孔四周产生热应力，尤其在开孔的附近结构不连续处（如割缝根部）出现很大的应力集中；而在停炉冷却和吹灰过程中，因吹灰器口水冷壁管与周围水冷壁管散热面积不同，以及开孔部位背火侧的保温性能较正常部位差，其温度下降的速度与正常部位水冷壁下降速度不同，该温差同样使开孔四周产生热应力以及在孔口管密封板割缝根部造成应力集中，这时管子所受应力方向与锅炉启动及运行时相反。所以随着锅炉的启停循环和吹灰过程的循环，吹灰器口水冷壁管与正常部位的温差在开孔四周造成的热应力以及在孔口管密封板割缝根部造成的应力集中也是循环往复的。可以认为：在温度正常水冷壁结构的约束下，由于温度偏差造成的热膨胀所产生的热应力集中在开孔的附近结构不连续处产生峰值应力。对于吹灰器孔口，附近结构不连续处产生的峰值应力作用在管子的弯折处密封板割缝的根部。峰值应力是一种不导致构件产生明显的整体变形的局部应力，一般发生在元件形状或壁厚等突变处，可能导致疲劳裂纹的产生及扩展。综合吹灰器口水冷壁管部位的结构、环境和受力情况的分析，结合在断口未被吹损的断面观察到的疲劳纹路的特征，认为水冷壁管弯折处开裂的主要原因是：密封板与吹灰器口水冷壁管之间的温度偏差及吹灰器口水冷壁管与正常部位水冷壁管之间的温度偏差均会产生热应力，从而在吹灰器口水冷壁管与孔口密封板割缝根部集中造成较高的峰值应力，此应力随着锅炉的启停和吹灰过程而循环交替，再加上管子弯折处割缝根部本身就存在应力集中，这就使得吹灰器口水冷壁管弯折处密封板割缝根部发生低周疲劳开裂。由图１可以看到，开裂管以吹灰器孔为分界，上下两部分的颜色明显不同。据了解，孔口水冷壁管发生泄漏的吹灰器孔位于燃烧器上方，这可能使得吹灰器孔下部管温度稍高，造成水冷壁管下部弯折处应力较高，从而率先发生开裂。３　结论和建议（１）吹灰器孔口水冷壁管发生开裂的原因是由于密封板与吹灰器孔口水冷壁管之间的温度偏差及吹灰器孔口水冷壁管与正常部位水冷壁管之间的温度偏差均会产生热应力，从而在吹灰器孔口水冷壁管与孔口密封板割缝根部造成较高的峰值应力，此应力随着锅炉的启停和吹灰过程而循环交替，再加上吹灰器孔口水冷壁管弯折处割缝根部本身就存在应力集中，这就使得吹灰器孔口水冷壁管弯折处密封板割缝根部发生了低周疲劳开裂。（２）应严格按照 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 图纸在吹灰器孔口水冷壁密封板上开孔和割缝，开孔方向沿管子轴向并适当加长开孔长度。开孔应尽量齐整，并按图纸在吹灰器孔口水冷壁管与相邻管间加上密封板。检查吹灰器运行是否有造成温度偏差的可能性，如有必须尽快整改。参考文献：［１］　ＡＳＭＥ　ＳＡ－２１０－２００７　锅炉和过热器用无缝中碳钢管［Ｓ］．［２］　ＤＬ／Ｔ　８８４－２００４　火电厂金相检验与评定技术导则［Ｓ］．［３］　ＤＬ／Ｔ　６７４－２００１　火电厂用２０号钢珠光体球化评级标准［Ｓ］．［４］　ＧＢ／Ｔ　４３４０．１－１９９９　金属维氏硬度试验　第１部分：试验方法［Ｓ］櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥櫥．（上接第４２０页）参考文献：［１］　ＩＳＯ　７４３８：２００５（Ｅ）Ｍｅｔａｌｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ－Ｂｅｎｄ　Ｔｅｓｔ［Ｓ］．［２］　ＩＳＯ　７４３８：１９８５Ｍｅｔａｌｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ－Ｂｅｎｄ　Ｔｅｓｔ［Ｓ］．·０４４·