高钢级、大口径的输气用螺旋焊管，订货技术条件里常有一条落锤撕裂试验。不少人对它有点陌生：管子不是已经做过夏比冲击了吗，为什么还要多花一笔钱再做落锤撕裂？更让人头疼的是，偶尔会碰到卷板的落锤数据合格，做成钢管再测却不合格。

这两件事其实是一回事的两面。落锤撕裂试验（DWTT，Drop Weight Tear Test）查的是管体的全壁厚抗断裂能力，它和夏比冲击查的不是同一件事；而从卷板到管体之间，材料还要经历成型和扩径，被冷变形过，韧性是会掉的。

这篇把三件事说清：落锤撕裂查什么、剪切面积百分比怎么判、为什么制管之后韧性会下降。末尾落到采购和监理要在合同里写什么。

落锤撕裂查的是全壁厚抗断，不是小试样冲击功

落锤撕裂试验的做法是：用一定高度的落锤或者摆锤，一次把处于简支梁状态的试样冲断，然后看断口。试样是全壁厚的，尺寸约 305 毫米长、75 毫米宽，缺口深 5 毫米上下。冲断以后，断口上既有韧性断裂区，也有解理（脆性）断裂区，把韧性断裂区的面积占整个评定区域的比例算出来，就是剪切面积百分比，记作 SA%。

它和夏比冲击最大的区别在试样尺寸。夏比标准试样只有 10×10×55 毫米，对高钢级、大壁厚的管线钢来说太小，反映不出实际构件里的应力状态，结果离散也大。落锤撕裂试样是全壁厚，断裂路径又长，裂纹能走到比较稳定的扩展状态，所以它和钢管全尺寸爆破试验的结果对得上，长期以来被用来评价材料抵抗脆性开裂和延性裂纹扩展的能力。

这个方法最早出自美国的 Battelle 研究所，上世纪六十年代为了解决早期落锤试验的局限才发展起来，后来成了管线钢断裂韧性评价的常规手段。试验方法看 GB/T 8363-2018《钢材 落锤撕裂试验方法》，它替代了 2007 版的《铁素体钢落锤撕裂试验方法》。国外对应的是 API RP 5L3《管线钢管落锤撕裂试验》和 ASTM E436。

什么时候非做不可，看口径、钢级和介质

落锤撕裂不是每根管子都要做的常规项，它和输送介质、管径、钢级挂钩。

天然气长输管道的线路管道用钢管，外径不小于 508 毫米的，应做管体横向落锤撕裂试验。GB/T 34275-2024《压力管道规范 长输管道》写得很直接：试验温度按最低设计温度定，最低设计温度不低于 0℃ 时宜取 0℃，低于 0℃ 时试验温度不应高于最低设计温度；剪切面积单个值不小于 70%，平均值不小于 85%。壁厚大于 25.4 毫米的钢管，验收要求协商确定。

GB/T 9711-2023 对 PSL2 钢管引入了落锤撕裂试验要求：在 0℃ 试验温度下，两个试样的平均剪切面积百分比不低于 85%；壁厚大于 25.4 毫米时由供需双方协商。这套要求和 API Spec 5L 是一路的，也是国内高钢级管线管普遍采用的验收口径。

不同用途的门槛不一样。公开的城镇燃气管道设计标准按钢级和工况分档给出最小剪切面积，低档是平均值 60%、单个值 40%，高钢级管道是平均值 85%、单个值 70%。国内主干输气管线的通行要求是平均值不低于 85%、单个值不低于 70%，西气东输工程用的就是这个口径。

反过来，普通的低压流体输送焊管没有落锤撕裂这一项，SY/T 5037-2023 和 GB/T 3091-2025 的检验项目里都找不到它。所以，要做就得写进订货技术条件，写明了才做、才逐批判。

剪切面积怎么判，不是量个比例就完事

剪切面积百分比看着简单，真判起来有几处讲究。

先说断口本身怎么看。剪切断裂的表面是暗灰色、带丝状纤维的样子；解理断裂的表面明亮、呈结晶状。判定的时候，缺口根部那一段和试样背面（也就是锤击侧）那一段，要各扣掉一个试样厚度的区域，不算进评定范围；壁厚超过 19.0 毫米的，扣掉的厚度按 19.0 毫米取。

再说缺口形式。缺口有两种，压制缺口和人字型缺口。压制缺口是用刃口角度 45°±2° 的特制钢压刀在试样上压出来的 V 型缺口，不许用机械加工代替。低韧性管线钢和一般钢材用压制缺口；高韧性的管线钢优先用人字型缺口，因为人字型缺口能把试验吸收能量降下来一点，减少高韧性钢常出现的异常断口。缺口型式报告里要写清楚，两种缺口的数值不能直接比。

还有壁厚和温度的关系。壁厚不大于 19.0 毫米的用原壁厚试样；大于 19.0 毫米的可以保留原壁厚，也可以把一个面或者两个面机加工减薄到 19.0 毫米上下。用减薄试样时，实际试验温度要在规定温度上再降一点，降低量按壁厚分档：19.0 到 22.2 毫米降 6℃，22.2 到 28.6 毫米降 11℃，28.6 到 40.0 毫米降 17℃，但报告里仍然按规定的试验温度填，并注明是单面还是双面减薄。

试验条件也有几条硬要求。试样要在恒温介质里保温够时间，厚度越大保得越久；从介质里取出来到冲断，一般不超过 10 秒，免得温度漂掉。试验机的冲击速度在 5 到 9 米每秒之间，支座跨距约 254 毫米。试样数量按标准或协议，没规定的通常取 2 个。

卷板合格、管体不合格，问题出在制管这一步

这一条是螺旋焊管上用落锤撕裂最容易碰到、也最容易吵架的地方。

螺旋焊管是把热轧卷板冷弯成型的，成型之后一般还要机械扩径。这两道工序都会让材料发生塑性变形，产生加工硬化。加工硬化会带来两个结果：管体的落锤撕裂剪切面积，相比卷板会有不同程度的下降；同时管体硬度上升，冲击韧性也往下走。下降多少，和加工硬化的程度有关，跟制管工艺、壁厚、管径、钢级都有关系。

正因为这样，卷板和管体不能按同一个温度、同一套数据来要求。国内管线标准一般取钢板的试验温度比管体的试验温度低 10℃，用这个温差来抵消制管造成的韧性损失。极端一点的情况，温差还要加大。

有一个公开的实例。在陕京二线厚规格螺旋焊管（壁厚 17.5 毫米）试制时，出现过卷板在 -15℃ 做落锤撕裂试验剪切面积合格，而管体在 -5℃ 做却不合格的情况。这说明变形量一大、加工硬化一深，韧性损失就顶不住了。要保证卷板和钢管的剪切面积要求对得上，试验温差得相应加大；卷板厚度 17.5 毫米或者钢板厚度 25.4 毫米时，钢管与钢板的试验温差宜取到 15℃。

时间也会起作用。卷板制管、堆放、到取样之间的这段时间里，材料会发生应变时效。公开研究（《石油管材与仪器》2018 年对 X80 直缝焊管和螺旋焊管的试验）表明，随时效时间、时效温度和预应变量的增加，钢管的屈服强度上升、屈强比升高、塑性下降、冲击韧性降低，时效诱导析出是主要原因。换句话说，管子搁得越久、成型时变形越大，抗脆断能力越弱。

取样方向同样会拉开差距。螺旋焊管的母材横向试样，断裂方向和卷板轧制方向的夹角大约 60°；纵向试样大约 30°。管线钢用热机械控轧（TMCP）工艺，晶粒沿轧制方向比横向粗，方向不同，断口处的晶粒尺寸就不同，结果纵向试样的韧脆转变温度比横向高。公开试验里，同样降到 -60℃，两种钢的落锤撕裂剪切面积已经掉到 20% 以下，而夏比冲击的剪切面积还在 50% 以上，方向带来的差别也在这个温度段被放大。

异常断口，是争议最集中的一处

高韧性的控轧钢做落锤撕裂，经常出现一种叫逆向异常断口的断裂形貌。它的特点是从缺口根部起裂的不是解理断裂，先出现的是韧性区，然后在锤击侧出现逆向的解理断裂。碰上这种断口，有人直接判不合格，有人判试验无效。

API RP 5L3 给的原则是：有效试样应该从缺口尖端起呈现解理断裂，除非整个断口表面都是韧性断裂。对焊接管，如果上平台的夏比冲击能量大于 200 焦耳，允许韧性起裂。这几句话就是判异常断口的依据，抓住它，很多争议能当场说清。

断口分离也要单独处理。控轧钢的断口上常出现平行于板面的分离，也就是俗称的分层。按 API RP 5L3，平行分离里的解理不计入剪切面积；和板面成角度的那部分分离，要按垂直试样表面的方向观察，并计入剪切面积。分不清这两种分离，算出来的剪切面积要么偏高要么偏低。

现实里同一根管子送两家实验室结论相反，多半不出在材料本身，而出在缺口制备、断口评定和异常断口的处理上。所以报告不能只看一个数字，缺口型式、试样方向、试验温度、断口照片都要一起看。

采购和监理要盯的几项

第一件事是把要求写进合同。做不做落锤撕裂、试验温度按多少、取样方向是横向还是纵向、缺口用压制还是人字型、剪切面积按平均值还是单值判、壁厚超过 25.4 毫米怎么办，这些都要在订货技术条件里写清楚。标准只给原则，具体档次靠合同约定。

第二件事是卷板和管体分开看数据。不要拿卷板合格的落锤数据去放行管体，两者的试验温度和判定口径不是一回事。管体不合格时，先回到卷板这一端找原因，再看制管工艺里的成型应变和扩径量。

第三件事是核报告。按 API Spec 5L 的要求，落锤撕裂试验报告至少要有钢的炉号、试样编号、壁厚（精确到 0.005 英寸）、试验温度、总剪切面积百分比和缺口类型。这几项缺了，报告就不完整。

第四件事是核试验能力。落锤试验机的能量够不够一次冲断、冲击速度在不在 5 到 9 米每秒、有没有按期校准，减薄试样的温度补偿有没有做对，这些都决定数据靠不靠得住。

第五件事是理清各道检验的分工。落锤撕裂管的是管体抵抗断裂扩展的能力，夏比冲击在管线标准里还管焊缝和热影响区的韧性，静水压和无损检测管的是完整性和缺陷。几项各查一段，不能互相顶替，也不能只看其中一项就放行。

数据来源：来自公开网络。

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