对API SPEC 5L（45版）中有关拉伸试验伸长率的讨论

李记科，杨红兵

（1.中国石油集团石油管工程技术研究院，西安710077；2.北京隆盛泰科石油管工程技术有限公司，北京100101）

对API SPEC 5L（45版）中有关拉伸试验伸长率的讨论

李记科1，杨红兵2

（1.中国石油集团石油管工程技术研究院，西安710077；2.北京隆盛泰科石油管工程技术有限公司，北京100101）

对API SPEC 5L（45版）10.2.4试验方法中有关拉伸试验伸长率的内容进行了讨论，认为其标准要求不合理。建议采用API SPEC 5L（43版）6.2.1拉伸性能条款中的要求：“当需记录或报告伸长率时，如采用板状试样，记录或报告中应注明试样的公称宽度；如采用圆棒试样，应注明直径和标距长度；如采用全断面试样亦应予以注明”。或者修改为:“应报告4倍比例试样（标距长度为4倍直径的棒状试样，的断后伸长率。对于采用50mm（2 in）定标距试样，应按照ISO 2566-1或ASTM A370，将断裂后测得的伸长率转换为4倍比例试样的断后伸长率。”

标准；拉伸试验；伸长率；API SPEC 5L

钢管生产在执行API SPEC 5L（45版）标准[1]时，在报告拉伸试验伸长率时会产生一些疑惑。比如以外径762mm、壁厚26.2mm、钢级X80M的PLS2直缝埋弧焊接钢管为例，横向拉伸试验若选择标距长度35mm、标距内直径8.75mm（φ8.75mm 为 ASTM A370[2]中试样尺寸，φ8.9mm为API SPEC 5L中试样尺寸，实际操作中基本选用ASTM A370中试样尺寸）的棒状试样进行试验，实际得到的延伸率记为A。按照API SPEC 5L（45版）10.2.4试验方法中有关拉伸试验 “应报告标距长度为50mm（2 in）试样的断后伸长率。对于试样标距长度小于50mm（2 in）的试样，应按照ISO 2566-13或ASTM A370，将断裂后测得的伸长率转换为50mm（2 in）长度上的伸长率 ”的规定，这时可以有几种不同的选择，且不同选择会得到不同的结果值，现就这个问题进行讨论。

1 不同试样伸长率的换算

API SPEC 5L中明确指出进行伸长率换算引用标准ISO 2566-1。ISO 2566-1标准中伸长率换算依据的是Oliver公式

式中：Ar—标距长度为L0时的伸长率；

L0—原始标距长度；

S0—试样的原始截面积。

以外径762mm、壁厚26.2mm、钢级X80M PLS2直缝埋弧焊接钢管为例。假设横向拉伸试验选择标距长度35mm、标距内直径为8.75mm的棒状试样进行试验，实际得到的延伸率记为A35，将相关数据代入式（1），即

将式（2）再代入式（1）中，可得到其他试样伸长率Ar与标距长度35mm、标距内直径8.75mm的棒状试样伸长率A35间的换算关系，即

若要换算成标距长度为50mm拉伸试样的延伸率，即L0=50mm，代入式（3）中可得

将不同试样的相关尺寸代入式（4）中考察不同试样伸长率间的关系：

（1）标距长度50mm、标距内径12.5mm的棒状试样的伸长率记为A50，代入式（4）中可得A50=A35；

（2）标距长度50mm、标距内宽度38.1mm、厚度为钢管原始壁厚26.2mm的板状试样试验结果记为 A38.1×50， A38.1×50=1.52A35；

（3）标距长度50mm、标距内宽度25.4mm、厚度为钢管原始壁厚26.2mm的板状试样试验结果记为 A25.4×50， A25.4×50=1.40A35；

（4）标距长度50mm、标距内宽度19mm、厚度为钢管原始壁厚26.2mm的板状试样试验结果记为 A19×50， A19×50=1.32A35。

假设标距长度35mm、标距内直径8.75mm棒状试样实测伸长率A35=20%，换算为其他试样伸长率的数值见表1。

表1 不同拉伸试样伸长率关系

从表1可以看出，序号1和序号2两棒状试样的伸长率相等，但与其他3个试样的伸长率不同，且相互间有较大差异。

2 伸长率换算公式分析

根据ISO 2566-1，拉伸试样可分为定标距试样和比例试样。定标距试样常用标距有50mm，80mm，100mm和200mm，比例系数常选4和5.65（对应的是标距长度为5倍直径的试样），8.16和11.3（对应的是标距长度为10倍直径的试样）。对公式（1）进行分析，理论上具有相同比例系数试样的伸长率相同。API SPEC 5L中板状试样为50mm标距长度的定标距试样，棒状试样为4倍直径标距长度的试样（对应的比例系数k≈4.5）。API SPEC 5L中棒状试样为4倍直径标距长度的试样，不管试样的尺寸（如标距长度50mm、标距内直径12.5mm的棒状试样和标距长度35mm、标距内直径8.75mm的棒状试样），其本身就具备可比性，若要相互换算，换算系数也为1，可见API SPEC 5L中棒状试样之间的伸长率没必要进行换算。若将定比例试样（标距长度35mm、标距内直径8.75mm的棒状试样）的伸长率换算成定标距板状试样的延伸率，如表1中的换算结果，选择不同宽度（不同截面积）的板状试样，将获得不同的换算结果，这将使换算得到伸长率数值的可比性变差；若要获得一定程度可比的换算结果，进行这样换算还得确定所要换算试样的宽度尺寸（即截面尺寸），这种换算在实际中不易操作。可见API SPEC 5L（45版）10.2.4试验方法中有关拉伸试验“应报告标距长度为50mm（2 in）试样的断后伸长率。对于试样标距长度小于50mm（2 in）的试样，应该按照ISO 2566-1或者ASTM A370，将断裂后测得的伸长率转换为50mm（2 in）长度上的伸长率”是不合理的。

3 API SPEC 5L中拉伸试验伸长率要求的沿革

关于拉伸试验的伸长率，API SPEC 5L（45版）与API SPEC 5L（44版）完全一致。但API SPEC 5L（43版）[4]中附录D列出了对不同规格钢管采用不同拉伸试样时伸长率的要求：在6.2.1拉伸性能条款中要求 “当需记录或报告伸长率时，如采用板状试样，记录或报告中应注明试样的公称宽度；如采用圆棒试样，应注明直径和标距长度；如采用全断面试样亦应予以注明”；43版标准无“应报告标距长度为50mm（2 in）试样的断后伸长率”的要求。关于拉伸试验的伸长率，API SPEC 5L（42 版）[5]与 API SPEC 5L（43 版）的表述相同，说明拉伸试验中伸长率试验值与拉伸试样的形状和尺寸有关系，也就是说伸长率试验值若不进行适当的换算处理，不同试样获得的伸长率试验值不能直接进行比较。也可将定标距试样的伸长率换算为比例试样的伸长率，这样可增强伸长率试验值的可比性，而不应要求 “报告标距长度为50mm（2 in）试样的断后伸长率”。

4 建 议

根据上述讨论可见，在API SPEC 5L（45版）中10.2.4试验方法中有关拉伸试验 “应报告标距长度为50mm（2 in）试样的断后伸长率。对于试样标距长度小于50mm（2 in）的试样，应按照ISO 2566-1或ASTM A370，将断裂后测得的伸长率转换为50mm（2 in）长度上的伸长率”不合理。建议将其改回到API SPEC 5L（43版）6.2.1拉伸性能条款中要求 “当需记录或报告伸长率时，如采用板状试样，记录或报告中应注明试样的公称宽度；如采用圆棒试样，应注明直径和标距长度；如采用全断面试样亦应予以注明”。或者修改为 “应报告4倍比例试样（标距长度为4倍直径的棒状试样的断后伸长率。对于采用50mm（2 in）定标距试样，应按照ISO 2566-1或ASTM A370，将断裂后测得的伸长率转换为4倍比例试样的断后伸长率”。

［1］API SPEC 5L， 管线钢管规范（45版）[S].

［2］ASTM A370，钢产品力学性能试验的标准试验方法和定义[S].

［3］ISO 2566-1，钢—伸长率换算—第1部分：碳钢和低合金钢[S].

［4］API SPEC 5L， 管线钢管规范（43版）[S].

［5］API SPEC 5L， 管线钢管规范（42版）[S].

Discussion on Tensile Test Elongation in API SPEC 5L(45th Version)

LI Jike1,YANG Hongbing2
(1.CNPC Tubular Goods Research Institute,Xi’an 710077,China;2.Beijing Longshine Oil Tubular Technology Co.,Ltd.,Beijing 100101,China)

In this article,after discussion on tensile test elongation in API SPEC 5L(45th version)10.2.4 clause,it considered its standard requirements are unreasonable.It suggests to adopt the requirements in the 6.2.1 clause of API SPEC 5L(43rd version):when elongation is recorded or reported,the record or report shall show the nominal width of the test specimen when strip specimens are used and the diameter and gauge length when round bar specimens are used,or shall state when full section specimens are used.Or the standard requirements are modified to:The percentage elongation of 4 times proportion test pieces(gauge length is 4 times the diameter of the round test pieces,after fracture shall be reported.For test pieces with reference to a gauge length of 50mm(2 in),the measured elongation after fracture shall be converted to a percentage elongation of 4 times proportion test pieces in accordance with ISO 2566-1 or ASTM A370.

standard;tensile test;percentage elongation;API SPEC 5L

TG115.52

B

1001－3938（2015）04-0067-03

李记科（1965—），男，主要从事石油管材及装备的监督检验、质量保证、科研和技术服务等工作。

2014－11－12

李红丽