在役承壓設(shè)備金屬材料小沖桿試驗(yàn)方法第2部分：室溫下拉伸性能的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)修訂報(bào)告EnglishTitle:StandardRevisionReport:SmallPunchTestMethodforMetallicMaterialsofIn-ServicePressureEquipment—Part2:TestMethodforTensilePropertiesatRoomTemperature摘要小沖桿試驗(yàn)法（SmallPunchTest,SPT）作為一種微試樣測(cè)試技術(shù)，在評(píng)價(jià)在役承壓設(shè)備材料力學(xué)性能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，尤其適用于無(wú)法進(jìn)行常規(guī)取樣的大型關(guān)鍵設(shè)備。隨著工業(yè)設(shè)備向大型化、高參數(shù)化和長(zhǎng)周期運(yùn)行方向發(fā)展，對(duì)材料性能退化評(píng)估提出了更高要求。目前我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容和方法層面已落后于國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)（如歐盟2021年發(fā)布的最新版本），亟需進(jìn)行系統(tǒng)性修訂。本報(bào)告圍繞標(biāo)準(zhǔn)修訂的目的意義、適用范圍及主要技術(shù)內(nèi)容展開(kāi)論述，旨在通過(guò)方法創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)，提升我國(guó)在設(shè)備安全評(píng)價(jià)、壽命預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)管理方面的技術(shù)水平。修訂工作將重點(diǎn)完善試驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與處理方法、不合格數(shù)據(jù)的判定準(zhǔn)則、材料強(qiáng)度指標(biāo)的數(shù)學(xué)模型建立以及真應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)的推導(dǎo)方法，為我國(guó)石油、化工、能源等重要工業(yè)領(lǐng)域提供技術(shù)支撐。關(guān)鍵詞：小沖桿試驗(yàn)；在役承壓設(shè)備；拉伸性能；標(biāo)準(zhǔn)修訂；力學(xué)性能評(píng)價(jià)；微試樣測(cè)試；屈服強(qiáng)度；抗拉強(qiáng)度Keywords:SmallPunchTest;In-ServicePressureEquipment;TensileProperties;StandardRevision;MechanicalPropertyEvaluation;MiniatureSpecimenTest;YieldStrength;TensileStrength正文一、標(biāo)準(zhǔn)修訂的目的與意義隨著工業(yè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)和工藝條件的嚴(yán)苛化，承壓設(shè)備材料性能退化已成為影響安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。小沖桿試驗(yàn)方法因其試樣微小（通常直徑8-10mm，厚度0.5mm）、幾乎無(wú)損的特點(diǎn)，被廣泛用于在役設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)材料性能評(píng)估。目前，歐盟于2021年發(fā)布了更新版的小沖桿試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在試驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)分析和性能關(guān)聯(lián)模型方面均有重大進(jìn)展，顯著提升了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容上仍停留在較早階段，例如在數(shù)據(jù)采集方面仍采用載荷-位移曲線(xiàn)，未能充分反映試樣真實(shí)變形行為；在不合格試驗(yàn)數(shù)據(jù)的識(shí)別與處理方面缺乏明確指導(dǎo)；在關(guān)鍵力學(xué)性能指標(biāo)（如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度）的推算模型中未提供具體的計(jì)算公式與系數(shù)，導(dǎo)致結(jié)果可比性和重復(fù)性不足。此外，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)尚未涵蓋材料真應(yīng)力-應(yīng)變行為的評(píng)價(jià)方法，限制了其在材料本構(gòu)行為研究中的應(yīng)用。本次標(biāo)準(zhǔn)修訂的意義主要體現(xiàn)在三方面：1.技術(shù)先進(jìn)性提升：通過(guò)采納國(guó)際最新研究成果，完善試驗(yàn)與評(píng)價(jià)方法，使我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與歐盟2021標(biāo)準(zhǔn)接軌；2.工程應(yīng)用價(jià)值增強(qiáng)：修訂后的標(biāo)準(zhǔn)可更精確地評(píng)估材料性能退化，為設(shè)備安全評(píng)定、剩余壽命預(yù)測(cè)提供可靠依據(jù)；3.經(jīng)濟(jì)效益與安全保障：避免因過(guò)度保守的設(shè)備更換策略造成資源浪費(fèi)，同時(shí)預(yù)防因材料失效引發(fā)的安全事故，特別適用于石油、化工、火電、核電等高投資強(qiáng)度行業(yè)。二、范圍與主要技術(shù)內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)修訂適用于在役承壓設(shè)備常用金屬材料（包括碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等）在室溫環(huán)境下采用小沖桿試驗(yàn)法評(píng)價(jià)其拉伸性能。主要技術(shù)修訂內(nèi)容包括以下五項(xiàng)：1.試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取方法的更新：原標(biāo)準(zhǔn)采用“載荷-位移曲線(xiàn)”，即記錄施加的力與壓頭位移的關(guān)系。修訂后將改為“力-撓度曲線(xiàn)”，即力與試樣下表面中心點(diǎn)撓度的關(guān)系。這一變更更真實(shí)地反映試樣的彎曲與拉伸復(fù)合行為，提高數(shù)據(jù)物理意義的一致性。2.不合格試驗(yàn)數(shù)據(jù)的識(shí)別與剔除：原標(biāo)準(zhǔn)未明確不合格數(shù)據(jù)的類(lèi)型與判斷標(biāo)準(zhǔn)。修訂后將系統(tǒng)界定諸如試樣偏心加載、表面缺陷影響、數(shù)據(jù)跳動(dòng)異常等不合格情形，并給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與剔除準(zhǔn)則，提升試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。3.屈服強(qiáng)度確定方法的改進(jìn)：原標(biāo)準(zhǔn)僅建議將小沖桿試驗(yàn)?zāi)程卣髁χ蹬c材料屈服強(qiáng)度進(jìn)行線(xiàn)性關(guān)聯(lián)，未提供公式系數(shù)。新標(biāo)準(zhǔn)將提出基于力-撓度曲線(xiàn)中兩個(gè)特征面積（彈性區(qū)與塑性區(qū)）比值的計(jì)算公式，明確系數(shù)取值及其適用范圍，從而提高推算結(jié)果的準(zhǔn)確性。4.抗拉強(qiáng)度確定方法的擴(kuò)充：在原線(xiàn)性關(guān)聯(lián)模型基礎(chǔ)上，修訂標(biāo)準(zhǔn)將引入基于力-撓度曲線(xiàn)面積比的抗拉強(qiáng)度計(jì)算模型，并提出一種基于曲線(xiàn)初始斜率變化的抗拉強(qiáng)度間接評(píng)價(jià)方法，增強(qiáng)多種材料體系的適用性。5.真應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)推導(dǎo)方法的新增：原標(biāo)準(zhǔn)未涉及材料真應(yīng)力-應(yīng)變行為了解。修訂后將補(bǔ)充基于小沖桿試驗(yàn)數(shù)據(jù)反推材料真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線(xiàn)的方法，為材料本構(gòu)模型建立及塑性行為分析提供基礎(chǔ)。介紹修訂的主要單位：全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)本次標(biāo)準(zhǔn)修訂工作由全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC262）主導(dǎo)推進(jìn)。該委員會(huì)是國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局直屬的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織，長(zhǎng)期致力于承壓設(shè)備領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂與推廣實(shí)施工作。委員會(huì)下設(shè)多個(gè)分技術(shù)委員會(huì)和工作組，覆蓋材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)及在役檢測(cè)等多個(gè)方向。近年來(lái)，該委員會(huì)在推動(dòng)非破壞性檢測(cè)、微試樣試驗(yàn)技術(shù)等前沿方法標(biāo)準(zhǔn)化方面發(fā)揮了重要作用，并積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化與對(duì)外交流合作。在此次標(biāo)準(zhǔn)修訂中，委員會(huì)組織包括中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院、清華大學(xué)、合肥通用機(jī)械研究院等多家權(quán)威機(jī)構(gòu)聯(lián)合攻關(guān)，確保標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的科學(xué)性、實(shí)用性與國(guó)際兼容性。結(jié)論與展望本次標(biāo)準(zhǔn)修訂顯著提升了小沖桿試驗(yàn)方法在評(píng)價(jià)金屬材料拉伸性能方面的技術(shù)水平和應(yīng)用可靠性，不僅實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際最新標(biāo)準(zhǔn)的接軌，也為我國(guó)在役承壓設(shè)備的安全管理與壽命預(yù)測(cè)提供了更加完善的技術(shù)依據(jù)。未來(lái)，隨著數(shù)字孿生、智能檢測(cè)等技術(shù)的發(fā)展，小沖桿試驗(yàn)方法有望進(jìn)一步與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、大數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)性維護(hù)。建議行業(yè)相關(guān)單位積極采用新標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)與設(shè)備配套，推動(dòng)該標(biāo)準(zhǔn)在關(guān)鍵工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：1.CEN/TS17633:2