Page 19 - 理化检验-物理分册2022年第四期
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徐魁龙, 等: 全自动冲击试验机在液化天然气储罐用钢上的应用
作效率要远高于人工效率; 另外, 其低温装置一般为
低温槽, 每次保温试样的数量可以超过 100 件, 也可
以由一套系统控制几台低温槽, 其试验效率可远高
于推杆式全自动冲击试验机。
( 2 )试验数据的离散性小。张华伟 [ 3 ] 等的统计
结果表明, 智能机器人全自动冲击试验机得到的冲
击吸收能量分布区间更窄, 离散程度更小, 数据分布
比较集中。这是因为: ① 基于机器人的视觉系统可
实现试样的对中, 能够保证试样在砧座 上对中; ②
工作中智能机器人不会疲劳, 单个试样的冲击时间 图 3 两种冲击试验机测试结果柱状图
基本恒定, 这保证了试验结果的稳定性与可靠性。 ( 1 )推 杆 式 全 自 动 试 验 机 可 以 覆 盖 室 温 至
( 3 )智能机器人送样可大幅减小操作人员的劳 -180 ℃ 的所有温度, 配合手动式冲击试验机可实
动强度, 能够提高工作的安全性; 另外, 智能系统还 现 -196 ℃ 的 冲 击 试 验,基 本 能 够 满 足 高 于
可实现试验数据的自动采集与上传, 避免人员记录 -196 ℃ 的冲击试验需求。对于 LNG 储罐用高锰
数据与上传数据过程中出现错误。 钢, 现有的试验方法完全能够满足 -163 ℃ 的使用
目前, 智能机器人全自动冲击试验机的冷却系 环境。将两种冲击方式相结合可实现 LNG 储罐用
统主要通过压缩机制冷乙醇来实现, 为保证视觉机 高锰钢在室温至 -196 ℃ 的冲击试验, 高锰钢的冲
器人准确地完成冲击试样缺口的识别与对中, 需要 击吸收功 - 温度曲线如图 4 所示。
保证冷却介质的清澈和透明, 一般试验温度不能低
于 -80 ℃ 。智能机器人全自动冲击试验机更适合
应用于试样数量比较多、 试验温度比较统一、 温度要
求不低于 -80 ℃ 的钢厂中。
3 全自动冲击试验机在 LNG 储罐用钢上的
应用试验
3.1 试验方法
高锰奥氏体钢具有价格低、 低温稳定性好、 热膨
胀系数低、 低周疲劳性能优良等优点, 具有替代铝合 图 4 高锰钢的冲击吸收功 - 温度曲线
金、 不锈钢、 9Ni钢等 LNG 储罐材料的潜力 [ 5-7 ] 。其 ( 2 )在试验前认真检验了冲击试样缺口对称面
工作温度为室温( 10~35 ℃ ) 至 -163 ℃ , 为保证使 至试样 端 部 距 离 的 加 工 精 度, 均 满 足 标 准 GB / T
用的安全性, 需要考察高锰奥氏体钢在使用温度下 229-2020 对自动送样试验机的制备要求, 且试验
的低温冲击性能。以40mm 厚的高锰奥氏体钢为对 前认真打磨掉了试样端部的毛刺, 保障了全自动冲
象, 按照 GB / T229-2020 标准加工规格( 长 × 宽 × 击试验机试验过程中试样的对中性。由图 3 可知,
高) 为 10mm×10mm×55 mm 的冲击试样, 分别 在相同温度条件下, 两种试验机的测试结果无明显
采用手动式冲击试验机与推杆式全自动冲击试验机 差异, 但手动式冲击试验机测试结果的离散性略高
进行冲击试验, 并对数据进行统计分析。 于全自动冲击试验机。因为人员的操作习惯不同、
3.2 试验结果与统计分析 放置试样位置的偏差以及每次送样时间的不确定会
由于冷却方式不同, 手动式冲击试验机可实现 影响手动式冲击试验结果。使用全自动冲击试验机
的最低温度 为 -140 ℃ , 较 难 实 现 温 度 为 -196~ 可消除因为人员操作不稳定导致的偏差, 降低冲击
-140 ℃ ( 液氮浸泡); 推杆式全自动冲击试验机可 试验结果的离散性。
实现 的 最 低 温 度 为 -180 ℃ , 较 难 实 现 温 度 为
-196~-180 ℃ , 但 -196 ℃ ( 液氮浸泡) 可通过手 4 结语
动送样实现。两种冲击试验机测试结果柱状图如图 推杆式和智能机器人全自动冲击试验机都具有
3 所示。从测试结果可以得出以下结论。 ( 下转第 36 页)
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