目前，核电站管道预制有热弯、冷弯[1-4]两种形式，而冷弯后又分为弯曲后热处理消应力和不消除应力[5-8]两种，ASME标准[2]规定碳钢管壁厚小于19mm的小径管不需要进行回火消除应力，本文研究的是壁厚小于8mm、弯曲半径≥3D的小径管弯曲后加工的拉伸试样在拉伸过程中易出现数据不符合材料技术要求，通过研究标准及实际拉伸过程，分析不合格原因，制定质量控制措施，从而保证拉伸质量符合标准要求。

听我这样说，一向沉稳的八叔也生气了：李六如，说假话面不改色心不跳。昏迷了能在合同上摁手印？就是你那个合同，李顺拿着挨家挨户宣传，说，六如叔三十年的合同都改了，你们那二亩地还舍不得。跟你们说，胳膊拧不过大腿，二期工程那是乡里的五大工程之一。李顺这么说，又有你那个合同，人们还怎么说，只好也签了字。一亩地赔了一万块钱。原来只说要建渡假区，还要安排工作，后来才知道要开发楼盘，一个平方就卖三四千块，咱这地等于白让那个佟老板给拿走了。

1　碳钢小径薄壁管拉伸试验不合格问题的发现

依据RCC-M标准F4120[9]及NFA49-213 1990标准[10]中TU48C材料性能要求，材质TU48C、规格Φ88.9×7.62mm的管子冷弯后需要取样进行拉伸试验，拉伸试验数据要求见表1。弯管后从管子弯曲起点、终点、拱背及拱腹侧取样[11]，1根管子共取6个试样，取样方向为沿管子弯曲方向[12,13]，取样位置如图1所示。

科学课堂进行论证探究式教学其实不一定要还原真实科学实验的每一步骤，但对一些重要环节进行充分论证，能够让学生历经有理的探究过程，有利于培养科学思维和对科学本质的进一步理解。在教学中，教师要精心选择论证主题，有效组织论证活动，培养学生的论证能力，促进学生的科学学习。

试样室温拉伸采用GB/T228.1-2010[14]标准进行，试样形状为纵向弧形试样，拉伸后发现，编号为1A、4A、5A、6A试样Rm×(A-2) <10500，结果为不合格，其中内侧结果相差较大，试验结果见表2，拉伸后的样品如图2所示，由图2可知，不合格样品都有一个共同点，断裂位置靠近夹持端。

在接受经阴道二维腔内超声检查后有10例对象被诊断为耻骨直肠肌损伤，而接受经阴道三维超声检查后显示有12例对象存在耻骨直肠肌损伤，相关数据对比后χ2为0.202，P=0.653＞0.05，差异不存在统计学意义。与此同时，有20例对象出现了肛门括约肌损伤。

 

表1　 TU48C管道拉伸标准数据表[10]

 

Table 1　Standard data table of TU48C

  

名称材料规格(mm)拉伸试验要求值注1R·m(MPa)A%(Min)依据标准90°弯管3DTU48CΦ889×762470-570Rm×(A-2)≥10500RCC-M2000及NFA49-2131990

注1：断后伸长率A%至少大于16%

  

图1　取样示意图Fig.1　Sample for schematic

 

表2　冷弯试样室温拉伸的试验结果

 

Table 2　Test result of cold-formed sample for room Temperature

  

序号试样编号抗拉强度Rm(MPa)断后伸长率A(%)要求值试验值要求值测量值Rm×(A-2)试验结果判定11A22A33A44A55A66A470～570508561570490571497Rm×(A-2)≥105002210160不合格2110659合格20510545合格1958575不合格2010278不合格208946不合格

  

图2　不合格品拉伸试样图Fig.2　Tensile sample of nonconforming product

2　数据不合格原因分析

2.1　原材料分析

原材料复验数据显示，原材料取样是直径5mm的圆形截面棒样，拉伸试样Rm×(A-2) 值位于10600-13800之间。

2.2　冷弯工艺分析

由于拉伸试验数据不合格采用的试样为纵向弧形板状试样，拉伸时会出现靠近夹持端断裂的情况，GB/T228.1附录H对出现靠近夹持端断裂采用移位法进行计算，此方法对于断裂位置靠近试样中间标记1/4-3/4有实际意义，若断裂位置很靠近夹持端，则拉伸试验断后伸长率A%会由于夹持端截面积较大而引起断后伸长率严重下降的现象，移位法计算可适当弥补一定的计算误差。

考虑到试样形状及机加工会引起试样拉伸数据不合格，并参考《ASME规范第II卷中SA-370钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义》[15]第3.2条中，对机加工也有对试样加工的要求：试样机加工或制备不当会造成错误的结果，机加工不当的试样应报废或用另外的试样代替的要求，试验重新进行取样，为保证试样的均匀性，拉伸样采取如下措施：

2.3　拉伸试样厚度及形状分析

(3)试样冷加工也对性能产生一定的影响。

闲暇时，柴松岩喜欢看古书，尤其是历史方面的书，因为此类书不会引起感情的大起大落，也属于不找刺激的范围。

 

表3　纵向弧形弯曲试样厚度测量表

 

Table 3　Thickness measurement table of portrait arc bend sample

  

取样编号近起点厚度(mm)中间厚度(mm)近终点厚度(mm)1A(拱背起始)798772772A(拱腹起始)7957887863A(拱背中间)7227187244A(拱腹中间)848158175A(拱背终弯)7727757956A(拱腹终弯)83793788

2.4　GB/T228.1测量方法的分析

采用相同的工艺对Φ168×16mm/20G和Φ88.9×7.62mm/20G的管子冷弯，Φ168×16mm弯管取样采用直径5mm的圆形截面棒样，拉伸结果全部合格，而采用Φ88.9×7.62mm/20G弯管采用纵向弧形试样进行拉伸，拉伸结果也出现了不合格现象，经过试验，初步认为拉伸样的形状对结果产生的影响较大。

2.5　试样加工工艺分析

试样取样采用线切割取样，取样不受温度的影响，对材料金相组织无影响，但取样时原始样为弯板状，取样后需要在弯曲试验机正反弯曲后保证拉伸样处于平直状态，多次正反弯曲使试样有一定的冷作硬化作用。

2.6　不合格的原因分析如下：

(2)管道经冷弯后壁厚会出现不均匀现象，拉伸试验取样样品在拱腹处厚度变化最大；

(1)拉伸试样形状对结果产生影响较大，采用均匀的圆棒样Rm×(A-2) 值与母材拉伸结果几乎一致，而采用纵向弧形板状试样Rm×(A-2) 值相对偏小，对断后伸长率A%影响较大；

经测定，纵向弧形试样在起弯处、终弯处、拱背及拱腹处厚度出现不均匀现象，试验采用Φ88.9×7.62mm冷弯后1A-6A厚度分布值见表3。

3　重新拉伸试验的质量控制措施与结果

3.1　质量控制措施

实验教学是教学过程中的重要组成部分，能使毕业生提高动手操作能力、创新能力、吃苦耐劳能力，提高在实验中发现问题、分析问题、解决问题的能力，掌握了这些技能会使毕业生被很多用人单位看重，同时，实验教学也对教学质量的提高发挥着至关重要的作用。

根据表3测量数据发现，管道拱背起弯和终弯侧、拱腹中间和终弯侧试样壁厚变化达3%-5%左右，也是引发较薄处断裂的原因所在。

由于受壁厚度、管径条件限制和加工精度限制，试样继续采用纵向弧形板状试样，但试样弯曲时尽量减少次数，正反弯曲次数控制在10次以内。

试样正反面进行机加工，尽量保证板厚度一致，保证壁厚差控制在1%以内。

3.2　重新拉伸结果

重新取样加工后进行拉伸试验，试验结果均合格。重新加工后的试样如图3所示，拉伸试验数据见表4。

  

图3　重新加工后的试样Fig.3　Tensile sample of recollect and machining

 

表4　重新进行拉伸试验数据

 

Table 4　Result of tensile testing again

  

序号试样编号抗拉强度Rm(MPa)断后伸长率A(%)要求值试验值要求值测量值Rm×(A-2)试验结果判定11A(拱背起始)22A(拱腹起始)33A(拱背中间)44A(拱腹中间)55A(拱背终弯)66A(拱腹终弯)470-570527504564522541524Rm×(A-2)≥105002512121合格2913608合格22511562合格22510701合格21510549合格2512052合格

4　结论

核级小径薄壁管按RCC-M标准F篇冷弯后采用纵向弧形板状试样拉伸试验Rm×(A-2) 值受试样壁厚不均匀和机加工因素的影响不合格几率很大，采取有效的机加工，使试样壁厚度均匀后拉伸试验方可合格。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T 515-2004，电站弯管[S].北京:中国标准出版社，2004.

[2]ASME，锅炉及压力容器委员会动力锅炉分委员会.ASME B31.1-2010动力管道[S].中国《ASME规范产品》协作网(CACI),译.北京:中国石化出版社,2010.

[3]国家能源局.NB/T20001-2013，压水堆核电厂核岛机械设备制造规范[S].北京:国家能源局,2013.

[4]马甲科.核电厂管道弯曲工艺[J].中国核电,2013,6(2):144-147.

[5]谭璞,李剑波.核电厂管道热疲劳机理与防治[J].核安全,2011(4):23-28.

[6]马娜,尹昌耕,秦金光.核电厂碳钢管道壁厚减薄原因分析[J].核动力工程,2013,34(2):123-125.

[7]古敏,王殿祥,韩丽,等.经不同规范焊后热处理的核电用碳钢的力学性能比较[J].压力容器,2015,32(6):35-39.

[8]黄炳臣,焦殿辉,沈伟,等.主蒸汽超级管道许可证模拟件制作的基本要求[J].核安全,2014,13(3):78-83+55.

[9]法国核岛设备设计、建造及在役检查规则协会.RCC-M压水堆核岛机械设备设计和建造规则[S].中科华核电技术研究院有限公司，译.上海:上海科学技术文献出版社,2010.

[10]AFNOR.NFA49-213-1990,STEEL TUBES. seamless unalloyed and Mo or Cr-Mo alloyed steel tubes for use at high temperatures. Dimensions(with normal tolerances).Technical delivery conditions.[S].LA PLAINE：AFNOR，1990.

[11]梁新邦,李久林. GBT228-2002金属材料室温拉伸试验方法实施指南[M].北京:中国标准出版社,2002.

[12]孙造占.关于金属拉伸试样的有效性[J].核安全,2004(2):9-13.

[13]焦殿辉,杜爱玲.主管道环焊缝横向拉伸试验要求和验收准则的标准对比[J].核安全,2011(3):65-68.

[14]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法[S].北京：中国标准出版社,2010.

[15]ASME，上海发电设备成套设计研究院.ASME核电规范与标准BPVC-Ⅱ材料[S].上海核工程研究设计院，译.上海:上海科学技术文献出版社,2007.