钢材低温韧性的评定方法

        自20 世纪40 年代钢结构的脆性断裂引起人们重视以来，各国对钢材低温韧性的评定方法以及评定指标进行了广泛的研究及试验。其中与压力容器关系较为密切的试验方法有下列几种：低温冲击韧性试验(V 形缺口、DVM 试样)；落锤试验；全厚度试板试验(宽板试验、双重拉伸试验、ESSO 试验)；断裂力学试验(平面应变断裂韧性KIC 及裂纹尖端张开位移COD 法) 。

       其中以低温夏比(V 形缺口)冲击韧性试验应用最为广泛，并以在冲击试验中对应的一定的吸收功AkV 或一定的断口纤维百分率的温度(即脆性转变温度〉来评定材料的低温韧性。

        美国早期的ASME 规范，对于低碳钢及某些低合金钢制成的容器，在低于某一温度(此温度和材料厚度有关)下工作时，要求其材料的夏比(V 形缺口)冲击试验冲击功不小于20J 。该规定是建立在大量的破坏事故及其材料试验基础上的，对当时规范所推荐钢板的大量夏比(V 形缺口)冲击试验结果中，发现起裂型钢板的冲击功约为14J ，传裂型冲击功不超过18J ，大于27 J 的均属于止裂型。

        基于当时的研究结果，人们便把夏比(V形缺口)冲击试验冲击功A kV = 20J 作为材料在其使用温度下的韧性考核指标。到了1953 年，由于使用了较高强度的钢种，其临界转变温度基点转移到AkV 冲击功曲线的较高位置上去了， 20J 的AkV 冲击功指标并不能避免脆断的发生。

        因而对高强度钢而言，不同的钢种应分别对指标进行校正(或附加侧向膨胀量≥0.38mm) ，这种观点在ASME 规范1977年版本已有反映。表13 - 3 所列为现行ASME VIII - 1对低温钢夏比(V 形缺口)冲击试验的冲击功值。

        目前，国外压力容器规范中采用20J 作为低碳钢在工作温度或设计温度下钢材缺口韧性判据的有：美国ASME VIII - 1 及ASME VIII -2，法国规范等。德国AD 规范W10 采用DVM试样的冲击功作为判据，具体要求是：在设计温度下的DVM试样冲击功韧性为横向35J / cm² ，此值相当于采用V 形缺口夏比试样，在设计温度提高10℃的试验温度下达到纵向27 J 。从其钢材标准提高的数据来看，在采用相同试样型式的前提下，纵横向的冲击功之比大约为1：0.7。

        我国现行的钢制压力容器标准GB 150.1 ~ 150.4 参考采用了ASME VIII - 1 的有关规定，因此也是以20J 作为相当于低碳钢强度级别的钢材的验收判据。对钢板来讲，我国标准根据国内钢材情况，要求横向取样，比之国外纵向取样，其冲击功的要求并不低于国外按规则设计的规范中对钢材的韧性要求。