一种过火金属强度表征方法技术

一种过火金属强度表征方法，属于金属材料强度表征技术领域，克服了现有技术中需取较多的过火金属进行测试，破坏过火金属的原有结构，操作不便的缺陷。本发明专利技术过火金属强度表征方法，包括以下步骤：(1)获取过火金属微观组织和硬度，并通过微观组织推测过火金属在火灾中的受热条件范围；(2)模拟火灾场景对实验钢进行处理，获得多组等效过火钢试样；(3)获取所述多组等效过火钢试样的拉伸强度、硬度和微观组织，建立数据库并获得不同微观组织的等效过火钢试样对应的硬度

【技术实现步骤摘要】
一种过火金属强度表征方法


[0001]本专利技术属于金属材料强度表征
，具体涉及一种过火金属强度表征方法。

技术介绍

[0002]随着特高压工程的大规模建设，我国已形成世界上覆盖面积最广，结构最为复杂的电网系统，目前国内110kV以上输电线路长度已达114.2万千米以上。近年来，换流站、变电站火灾事故时有发生，其燃烧介质主要以变压器油、电缆等碳氢类物质为主，相对于普通火灾具有温升快、温度高的特点，依据碳氢火温升曲线及换流变真型火灾试验数据，换流站火灾10min内温升可达1000℃以上。
[0003]在换流站、变电站中具有数量众多的金属构架、桥架、管网等，现有技术若要对火灾后金属(即过火金属)的强度进行评价，需取较多的过火金属进行测试，破坏过火金属的原有结构，操作不便，且影响火灾后仍满足强度的过火金属的使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种简单可操作，不需要大面积破坏过火金属，使其测试后不需要替换，仍可应用于灾后重建的过火后金属材料强度表征方法，为换流站、变电站火灾后金属材料设计提供数据支撑。
[0005]为此，本专利技术提供了以下技术方案。
[0006]本专利技术公开了一种过火金属强度表征方法，包括以下步骤：
[0007](1)获取过火金属微观组织和硬度，并通过微观组织推测过火金属在火灾中的受热条件范围；
[0008](2)在所述受热条件范围内，采用不同热处理条件模拟火灾场景对实验钢进行处理，获得多组等效过火钢试样；
[0009](3)获取所述多组等效过火钢试样的拉伸强度、硬度和微观组织，建立数据库并获得不同微观组织的等效过火钢试样对应的硬度
‑
强度的关系式；
[0010](4)通过将所述过火金属的微观组织与数据库中的微观组织进行对比，确定对应的硬度
‑
强度的关系式，通过硬度计算得到过火金属的强度。
[0011]进一步的，所述实验钢钢种与过火金属钢种相同。所述实验钢为碳钢或不锈钢材料等。
[0012]进一步的，所述热处理条件为加热温度0～1000℃，时间0～2h，冷却方式为空冷或者水冷。
[0013]进一步的，依据标准GB/T228.1对等效过火钢试样进行测试，获取拉伸强度。
[0014]进一步的，获取微观组织包括：将等效过火钢试样和/或过火金属进行打磨、抛光、腐蚀后，采用扫描电镜进行观察。
[0015]进一步的，获取过火金属微观组织和硬度时，在过火金属表面进行取样，取样面积≥于20mm
×
20mm，厚度≥5mm。
[0016]进一步的，获取硬度数据时，硬度测试点数量≥9个，测点分布均匀，各测点间距≥5mm，测点结果为各测点去除最大值和最小值后的平均值。
[0017]进一步的，不同微观组织的等效过火钢试样对应的硬度
‑
强度的关系式为
[0018]σ
b
＝aHL+b
[0019]式中：HL为里氏硬度值；σ
b
为抗拉强度；a、b为待定参数，通过实测的同一微观组织的多组等效过火钢试样的拉伸强度和硬度线性回归拟合得到。
[0020]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0021]本专利技术提供的过火金属强度表征方法，可为换流站、变电站火灾后金属材料设计提供数据支撑。对过金属进行强度测试时，仅需取面积≥20mm
×
20mm，厚度≥5mm的样品，获取其微观组织和里氏硬度，即可通过计算获得其拉伸强度，不需要大面积破坏火灾现场的过火金属，操作便捷，且不会影响火灾后仍满足强度的过火金属的继续使用。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是实施例1硬度测试点分布示意图；
[0024]图2是实施例1中过火金属的微观组织图；
[0025]图3是实施例2中过火金属的微观组织图。
具体实施方式
[0026]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。
[0027]实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0028]实施例1
[0029]一种过火金属强度表征方法，包括以下步骤：
[0030](1)获取过火金属微观组织和硬度：过火金属为碳钢Q355B，过火后金属材料表面取样面积20
×
20mm，厚度5mm，取样后经采用2000号砂纸打磨、金刚石抛光、硝酸腐蚀后观察显微组织，固定在表面平整的钢板上，采用手持式里氏硬度测试其硬度。硬度测试测点数量9个，如图1所述，各测点间距5mm，测点结果为各测点去除最大和最小值后的平均值。
[0031]微观组织如图2所示，里氏硬度为387.3，并通过微观组织推测过火金属在火灾中的受热条件范围；受热条件范围为温度450～550℃，时间30～60min。
[0032](2)分别采用450℃、30min，450℃ 60min，500℃、30min，500℃ 60min，550℃ 30min，550℃ 60min模拟火灾场景对实验钢进行处理，冷却方式空冷，获得6组等效过火钢
试样，每组等效过火钢试样包括在同一条件下处理的多组试样。
[0033](3)获取所述6组等效过火钢试样的拉伸强度、硬度和微观组织，建立数据库并获得不同微观组织的等效过火钢试样对应的硬度
‑
强度的关系式。
[0034]依据标准GB/T228.1进行拉伸强度测试；对拉伸后样品断口距离边缘10mm左右位置，打磨抛光腐蚀后采用扫描电镜观察拉伸样品微观组织。
[0035](4)通过将所述过火金属的微观组织与数据库中的微观组织进行对比，与500℃ 30min条件下处理的等效过火钢试样最为接近，确定对应的硬度
‑
强度的关系式为为里氏硬度值；σ
b
＝1.22HL+53.69，计算得到过火金属的强度为526.2MPa。
[0036]实施例2
[0037]一种过火金属强度表征方法，包括以下步骤：
[0038](1)获取过火金属微观组织和硬度：过火金属为碳钢Q355B，过火后金属材料表面取样面积20
×
20mm，厚度5mm，取样后经采用2000号砂纸打磨、金刚石抛光、硝酸腐蚀后观察显微组织，固定在表面平整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过火金属强度表征方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取过火金属微观组织和硬度，并通过微观组织推测过火金属在火灾中的受热条件范围；(2)在所述受热条件范围内，采用不同热处理条件模拟火灾场景对实验钢进行处理，获得多组等效过火钢试样；(3)获取所述多组等效过火钢试样的拉伸强度、硬度和微观组织，建立数据库并获得不同微观组织的等效过火钢试样对应的硬度
‑
强度的关系式；(4)通过将所述过火金属的微观组织与数据库中的微观组织进行对比，确定对应的硬度
‑
强度的关系式，通过硬度计算得到过火金属的强度。2.根据权利要求1所述的过火金属强度表征方法，其特征在于，所述实验钢钢种与过火金属钢种相同。3.根据权利要求1所述的过火金属强度表征方法，其特征在于，所述热处理条件为加热温度0～1000℃，时间0～2h，冷却方式为空冷或者水冷。4.根据权利要求1所述的过火金属强度表征方法，其特征在于，依据标准GB/T228.1对等效过火钢试样进行测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯东，赵骞，聂京凯，姬军，陈国宏，刘晓圣，滕越，王缔，金莎莎，田一，韩钰，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：