力學性能是鋼鐵產品的重要性能指標之一，鋼鐵產品的力學性能采用拉力試驗機進行試驗，斷裂后測出的力學性能指標有:屈服強度(試樣呈現屈服現象時的應力點)、抗拉強度(相應最大力對應的應力)、斷后伸長率(斷后標距的殘余伸長與原始標距之比的百分率)等。由于該方法簡便快捷，因而廣泛應用于鋼鐵產品的檢驗及質量評估中。

某A機組生產的執行技術標準為GB/T 5310- -2017《高壓鍋爐用無縫鋼管》的12Cr1MoVG和20C鋼管，在進行理化性能檢驗時，偶爾會出現斷后伸長率不合格情況。影響斷后伸長率的主要因素有:金屬材料自身的性能、內部存在的各種冶金缺陷，試樣的幾何形狀、標距和直徑，試樣表面光潔度和測量誤差等"。現重點分析試樣形狀造成鋼管斷后伸長率不合格的原因。

斷后伸長率不合格影響因素分析

1.1試樣

由于A機組專門用于中厚壁管的生產，所取拉伸試樣可采用全壁厚弧形條狀試樣(簡稱條狀樣)，也可以采用圓棒試樣(簡稱圓棒樣)P。現場調查發現，斷后伸長率不合格的試樣均為條狀樣。這兩種形狀試樣的試驗結果是有差異的，圓棒樣通常較條狀樣的斷后伸長率高，原因: - -是圓棒樣經機加工后，表面光滑，缺陷較少，而條狀樣的兩表面均為直接軋制面，表面缺陷相對較多;二是兩種形狀試樣在拉伸時的應力和應變狀態也有差異，圓棒樣的派生應力相等，四周收縮變形均勻,而條狀樣的派生應力不相等，四周收縮變形存在差異，也造成了兩種試樣斷后伸長率的差異2。

按照CB/T228.1--2010《金屬材料拉伸試驗第1部分:室溫試驗方法》，在A機組生產的兩支12Cr1MoVG鋼管上分別取樣(試樣編號1和2),各加工成兩個25 mm寬度的條狀樣(編號a和b)和兩個φ10mm圓棒試樣(編號c和d)，試樣的形狀、尺寸和表面光潔度經測量完全滿足CB/T 228.1-2010和GB/T 2975- -1998《鋼及 鋼產品力學性能試驗取樣位置及試樣制備》要求后，為減少偏差，拉伸試驗由同一個人在同- -臺設備上進行0，斷后伸長率按比例標距進行測量。12Cr1MoVG 鋼管的拉伸試驗結果見表1。從表1可以看出，兩種形狀試樣的測試結果中，抗拉強度和屈服強度相差不大，而圓棒樣的平均斷后伸長率比條狀樣的高6.7%。

1.2生產情況

現場有3套機組同時生產12Cr1MoVG和20G鋼管，統計其近期條狀樣的斷后伸長率測試結果，結果見表2。從表2中可以發現，B機組和C機組生產的20G和12Cr1MoVG鋼管的斷后伸長率均要高于A機組生產的。

查詢近兩年的理化性能檢驗數據發現，B機組和C機組生產的20G和12Cr1 MoVG鋼管的斷后伸長率均沒有出現不合格的現象，而A機組所取的條狀樣則斷斷續續出現了多次斷后伸長率不合格的情況，這說明A機組存在某些固有因素致使其產品在拉伸試驗中引起斷后伸長率偏低。3個機組中，A機組是Assel三輥斜軋管機組，其余2個機組為PQF連軋管機組。因此認為，應當是軋制工藝的不同導致試樣的幾何形狀不同，最終引起斷后伸長率的差異。進一步觀察分析認為: Assel 三輥斜軋管機組會在鋼管內表面產生等距的內螺旋，而PQF連軋管機組則內表面光滑。由于內螺旋的存在致使試樣標距內的橫截面積變化，從而表現出圓棒樣和條狀樣之間的拉伸試驗結果差異(表1)，以及各機組生產的鋼管的斷后伸長率的差異(表2)。

1.3矯直的影響

生產的12Cr1MoVG和20G鋼管都要經過矯直，若矯直壓下量大，會引起鋼管外表面發生冷變形，產生加工硬化,最終導致材料屈強比上升、斷后伸長率下降。實際生產中，A機組專用于中厚壁管的生產，其矯直的壓下量與B和C機組相比會相對較大，所取的條狀樣會保留加工硬化面，因而測出的斷后伸長率低，而圓棒樣則切除了管壁外表加工硬化面，因而測出的斷后伸長率高。矯直也是條狀樣斷后伸長率偏低或不合格的原因之一。

分析與討論

分析發現，試樣形狀是斷后伸長率的重要影響因素之一，同一產品采用條狀樣比采用圓棒樣測出的斷后伸長率低;機組之間對比分析可知，Assel 三輥斜軋管機組的產品的斷后伸長率比其他機組的低，由此產生不合格現象。矯直對兩種形狀的試樣影響較小，而條狀樣中的內螺旋是引起斷后伸長率偏低或不合格的重要因素之一。

由于材料試驗的目的是真實反映材料的性能，而鋼管的條狀樣斷后伸長率偏低或不合格不是材料本身的塑性差，而是由試樣尺寸的差異引起的，因此對帶有內螺旋的鋼管進行拉伸試驗時，如果內螺旋引起的試樣橫截面形狀公差大于GB/T 228.1的規定，為使試驗結果具有可比性，應該在加工拉伸試樣時去掉無縫鋼管內壁的內螺旋，這樣才能排除試樣結構對試驗結果的影響。