技术协议评审会上,客户代表翻到第三页,念了一句:扭转试样按横向取。销售老赵马上接话,说我们一直做纵向,横向没做过,能不能还按纵向来。
客户没抬头,说这根管要评的是横向塑性,纵向数据回答不了。
老韩坐在旁边,等两边都说完了才开口:做横向可以,但试样怎么取、取几根、焊缝放哪,今天得定下来。定不下来,车工明天没法下料。
纵向取样,试样轴线顺着轧制方向、拉拔方向或者管子轴线。横向取样,试样轴线垂直于管子轴线,相当于从管体上横着切一段。
方向一变,试样里包进去的东西就变了。轧制或冷拔时,夹杂物、偏析带、晶粒会被拉长,顺着纵向排成一条条。纵向试样沿着这些条带走,横向试样则要横穿它们。夹杂物和带状组织在横向更容易变成裂纹源,塑性、断裂扭角往往先在这里掉下来。把横向试样和纵向试样一起做金相,夹杂物的长宽比、带状组织的走向,一眼就能对上。
冷拔管还有织构。晶粒被拉拔变形后形成取向,纵向和横向的滑移系开动难易不同,强度、屈服和硬化曲线都会分叉。热轧管相对均匀一些,但带状组织、壁厚方向的不均匀仍然存在,方向差异不会完全消失。穿孔、连轧、定径,每一道都有变形方向,只是比冷拔轻。拿热轧的横向数据去推冷拔,方向对上了,工艺背景还是不对。

冷拔管的各向异性通常更明显。减面率越大、道次越多,变形流线越清楚,纵向强度上去了,横向塑性却下来。有的冷拔管纵向断口漂亮,横向一拧,断口沿着夹杂物带撕裂,断裂扭角差一截。
热轧管经过再结晶,晶粒等轴一些,方向差异小,但不是没有。厚壁管的心部和表层、管体和焊缝,组织和应力状态都不一样。方矩管的角部经过成型,圆角处的加工量比平面大,取样的位置偏一点,数据也会变。
所以“冷拔”和“热轧”不是标签,是两套不同的取样背景。客户拿一份热轧管的横向数据,来要求冷拔管,厂里如果直接答应,后面大概率对不上。
焊管的横向试样,标距段多半要跨过焊缝。断口可能落在母材,也可能落在熔合线或热影响区。落在哪里,取决于焊缝余高去没去、热影响区有多宽、试样有没有偏心。
纵向试样则要决定焊缝放不放进标距。想评母材,就把焊缝避开;想评接头,就让焊缝落在标距内,并在报告里标出位置。两种试样的数据不能混在一起统计,更不能拿纵向母材的数据去代表横向接头。
焊缝余高也是个细节。余高不修平,夹持时受力不均,标距段还没拧,试样先在余高处起裂。修平了,又把焊缝金属去掉一层,评的到底是不是原来的接头,报告里要说清。
采购比价时,常把两家报告摊在桌上,看抗扭强度谁高。可一份是纵向,一份是横向,一份试样直径十毫米,一份是管形试样,这样的比较没有意义。
可比的前提是同一标准、同一试样类型、同一尺寸、同一取样方向、同一试验速率。报告里至少要有一栏“取样方向”,最好再写清取样位置、焊缝与标距的相对关系、试样是圆柱形还是管形。只写“按GB/T 10128-2007《金属材料 室温扭转试验方法》试验”,信息不够。报告最好附一张取样位置示意图,标出管子轴线、试样方向、焊缝方位。文字写十句,不如一张图清楚。客户换人审核,看图就明白。
方向还会影响断口判断。纵向试样的断口沿着流线,横向试样的断口可能沿着带状组织撕开,形貌不一样。失效分析时,看到断口就猜方向,容易猜错。
横向取样先要过尺寸关。管径小、壁厚薄,做不出直径十毫米的标准圆柱,硬做只能把试样车偏。这时候要和客户、实验室商量,改管形试样,或者采用双方认可的取样方式,报告里注明实际尺寸和“非标准试样”。
下料前在管体上画线,标清方向、位置、距管端距离、焊缝方位,画线照片随试样存档。横向试样的轴线要垂直管子轴线,不能凭肉眼估。车工换人、夜班赶工,最容易把方向做反,标记要打在试样上,不能只写在流转单上。
取样和复检的通用做法,可以参考方矩管力学性能怎么复检,取样检验讲清楚;如果试样要送第三方,不锈钢焊管取样送第三方,委托单怎么写清里对委托信息列得比较全。
老韩见过一次返工:客户协议写横向,车间按习惯做了纵向,报告出来客户不认,只能重新取样。试样重做花了三天,客户的生产计划也跟着改。方向这两个字,写在协议里是要求,落到试样上才是结果。
横向试样数量通常比纵向多留一根。横向数据散,断口位置又容易落在焊缝或夹杂带上,一根不够判断,复验时也有备份。
问:扭转试样一定要纵向取吗?
答:不一定。标准给的是试样制备和试验方法,取样方向通常由产品标准、技术协议或双方约定。没有约定时,厂里常默认纵向,但报告要注明。客户有明确要求,就按客户的方向做,别用纵向数据代替横向。
问:纵向和横向的扭转数据,差多少算正常?
答:没有固定倍数,跟材料、工艺、夹杂物和试样尺寸都有关。冷拔管、焊管的方向差异通常更明显,横向塑性和断裂扭角可能低一些。判断异常要看同方向、同规格的历史数据,不能拿纵向和横向直接比。
问:焊管横向取样,焊缝要不要去掉?
答:看试验目的。评价母材可以把焊缝避开或去掉余高;评价焊接接头则要让焊缝落在标距内,并记录位置。两种试样的结果不能混在一起统计,报告里要写清焊缝与标距的相对位置,别混着算。
问:薄壁管做横向试样,做不了标准圆柱怎么办?
答:可以和客户、实验室协商改做管形试样或其他双方认可的试样形式,并在报告里注明实际尺寸和“非标准试样”。不要为了凑标准尺寸把试样压扁或强行车细,那样测出来的曲线和断口都不能代表管子。
问:报告里为什么必须写取样方向?
答:因为方向影响强度、塑性和断口位置,不写方向,数据就没法复现,也没法和别的批次比。采购、审核和失效分析都要靠这一栏判断数据能不能用。方向、取样位置、焊缝关系,最好一起写清楚。
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