机械性能取样手册

建筑钢结构钢材（棒材）、管材取样操作手册 CJJG/QI-M4-02-01 1． 一般说明 钢结构工程所采用的钢材都应具有质量证明书，当对钢材的质量有疑义时或应业主及监理的要求，应按国家规定进行抽样检验。作为钢厂的产品，通用的检验项目、取样数量和检验方法按下表（表1—1）规定进行。 钢材应成批验收，每批由同一牌号、同一质量等级、同一品种、同一尺寸、同一交货状态的钢材组成，每批钢材重量不得大于60T。A级钢或B级钢允许同一牌号、同一质量等级、同一冶炼和浇注方法、不同炉罐号组成混合批，但每批不得多于6个炉罐号，且各炉罐号含碳量之差不得大于0.02%，含锰量之差不得大于0.15%。 钢材检验项目规定（表1—1） 序号 检验项目 取样数量、组 取样方法 试验方法 1 化学分析 1（每炉罐号） GB222 GB223 2 拉伸 1 GB2975 GB228、 GB6397 3 弯曲 1 GB2975 GB232 4 常温冲击 3 GB2975 GB229 5 低温冲击 3 GB2975 GB229 注：属于下列情况之一，钢结构工程用的钢材须同时具备材质质量保证书和复验报告： 1 国外进口的钢材； 2 钢材质量保证书的项目少于设计要求（应提供缺少项目的试验报告）； 3 钢材混批； 4 设计有特殊要求的钢结构用钢材。 2． 钢材性能复验内容 钢材复验分为化学分析和力学性能试验两部分。 （1）钢材的化学成分分析。钢材的化学成分分析主要采用试样取样方法，具体按国家标准《钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差》（GB222—84）规定，复验属于成品分析（相对于钢材的产品质保书上的规定的是熔炼分析），成品分析的试样必须在钢材具有代表性的部位采取。试样应均匀一致，能代表每批钢材的化学成分，并应具有足够的数量，以满足全部分析要求。化学分析用试样样屑可以钻取、刨取或用某些工具制取，样屑应粉碎并混合均匀。制取样屑时不能用水、油或者其他润滑剂，并应去除表面氧化铁皮和脏物。成品钢材还应除去脱碳层、渗碳层、涂层、或其他外来物质。成品型材分析用的试样样屑可从钢材的整个横断面上刨取（焊管应避开焊缝）；或从横断面上沿轧制方向钻取，钻孔应对称均匀分布；或从钢材外侧面的中间部位垂直于轧制方向用钻通的方法钻取；钢管可围绕其外表面在几个位置钻通管壁钻取，薄壁钢管可压扁迭合后在横断面上刨取。对各类型材用钻头取样屑时，钻头直径应尽可能的大，至少不应小于6mm。供钢板复验用的样屑，应按如下方法采取： 1 纵轧钢板（薄板）。钢板宽度小于1m时，沿板宽剪切一条宽50 mm试料；板宽大于或等于1m时，沿板宽自边缘至中心剪切一条宽50 mm试料。将试料两端对齐，折迭1~2次或多次，并压紧弯折处，然后在其长度的中间，沿剪切的内边刨取，或自表面用钻通的方法钻取。 2 横轧钢板（薄板）。自板端与中央间，沿板边剪切一条宽50 mm、长500 mm的试料，将两端对齐，折迭1~2次或多次后，与纵轧钢板一样取样。 3 厚钢板。不能折迭，则按上述所述相应折迭位置钻取或刨取，然后将等量样屑混合均匀。 钢材的化学成分分析按相应的现行国家标准（GB223—88）或能保证标准规定准确的其他方法进行。钢材成品化学成分分析结果应符合规定化学成分及允许偏差值范围的要求。 （2）钢材的力学性能试验及试样取样。包括拉伸试验、夏比冲击功试验和弯曲试验几部分。各种试验的试样取样，应遵循国家标准《钢材力学及工艺性能试验取样规定》（GB—2975）（在产品标准或双方对取样另有规定时，则按规定执行）。标准规定样坯应在外观尺寸合格的钢材上切取，切取时应防止因受热、加工硬化及变形而影响其力学及工艺性能。用烧割法切取样坯时，必须留有足够的加工余量，一般不小于钢材的厚度，且不小于20 mm。工字钢、槽钢、角钢、T形钢及钢板（纵轧钢板）应在如图1—1所示部位切取拉伸、弯曲和冲击样坯。热轧H型钢和部分T形钢按新颁的产品标准（GB/T11263—1998）规定，应翼缘的1/4处沿轧制方向切取拉伸、弯曲和冲击试样的样坯（如图1—2所示）。 从厚度小于或等于25 mm的钢板上取下的样坯应加工成保留表面层的矩形拉力试样，试验机条件不能满足时，应保留一个表面层。厚度大于25 mm时。根据板厚加工成圆形比例试样。各种型钢上切取冲击试样时，应在一侧保留表面层，冲击试样缺口轴线垂直于该表面层（如图1—3所示）。板厚小于30mm时，弯曲样坯厚度为钢材厚度。钢管试样在条件允许时，可取整个管段作为拉力试样，否则则剖管取纵向或横向拉力样坯。钢管冲击样坯应靠近内壁切取，试样缺口轴线垂直于内壁。 钢材拉伸试验试样的制备、形状和尺寸规定等在国家标准《金属拉伸试验试样》（GB6397—86）中都有详细说明。 拉伸试样的截面形状有圆形、矩形、异形（见附表）以及不经机加工的全截面。对全截面试样原始横截面积FO可根据规定，以名义或实测尺寸进行计算。而根据与原始截面积FO的关系，试样分为比例和定标距两种，比例试样系按LO＝K 计算得到试样原始标距LO，式中系数K通常为5.65或11.3，前者称为短试样，后者称为长试样。定标距试样是原始标距LO与原始横截面积FO无上述比例关系，而按其他标准或协议执行。 拉伸试样有多种类型，其中板材试样、管材试样和棒材试样与建筑钢材关系密切。板材试样适用厚、薄板材，采用矩形截面，试样宽度与产品厚度（通常为0.10～25mm）有关,分有10、12.5、15、20、25和30mm六种，试样厚度一般应为原轧轧制厚度，在特殊情况下允许四面加工，尽可能采用L0=5.65 的短比例试样。试样各部分尺寸如表1—2所示，各部分机加工偏差及侧边加工粗糙度应符合附表2的规定。棒材及厚板（有Z向性能）的拉伸试样，应按附表1的规定，采用带头短圆形试样。 表1—2 板状（全截面）试样规格 一般尺寸（mm） 短试样（mm） 长试样（mm） a0 b0 r 试样号 L0 L 试样号 L0 L 0.1~<1.0 1.0~4.0 >4.0~12 10 15 20 25~40 P1 P2 P3 5.65 取最接近5的整数倍 L0+ P01 P02 P03 11.3 取最接近10的整数倍 L0+ 0.5~<4.5 4.5~25 20 30 P4 P5 P04 P05 0.1~<6 4.5~25 12.5 25 P6 P7 P06 P07 0.1~0.5 12.5 20 P8 P9 50 80 75 120 注：1、如果分组机加工试样，最大与最小平行长度之差不应大于25 mm； 2、试样头部形状和尺寸应根据材质与试验机夹具自行设计； 3、仲裁试验时，如有关标准无规定试样尺寸，对于黑色金属选用P4（P04）或P5（P05）试样的宽度b0； ； 4、对厚度大于25 mm的板材，如有关标准或协议有要求，可制取厚度方向（Z向）而d0为6mm或10mm，L0≥1.5 d0，或短比例试样； 5、小型材（如角、槽、工字材等）切取矩形试样时，如样坯宽度按表中所述不足以机加工成与其厚度a0相对应的宽度b0时，则经双方协议可制成与紧邻较薄试样对应宽度或采用无头试样进行试验； 6、按表中规定计算的比例标距小于25 mm时，采用定标距或其他比例标距； 7、一般情况下，力学比例试样规格尺寸按表中所述制取，其余（定标距试样）则按附表中有关规定执行。 管材试样一般为自管材切取的全截面管段或从管材切取的全壁厚纵向或横向条状试样。根据管材外径D0壁厚a0，可为弧形、矩形、或圆形截面。条件许可时，应优先采用全截面管段试样，并推荐采用L0=5.65 的比例或定标距试样。 棒材试样一般采用圆形试样，平行部分直径为3~25mm，各部分尺寸的偏差及加工及加工粗糙度见附表1。 钢材的试样的拉伸试验应遵循国家标准《金属拉伸试验方法》（GB228—87），在误差符合要求的各种类型的试验机上进行，试验系用拉伸力将试样拉伸，一直拉到断裂，并用图解法等多种方法测定各项力学指标。试验中应控制拉伸速度（根据应力水平分别为控制应力速率3~30N/mm·S-1、应变速率0.00025~0.0025S），以及试验机两夹头分离速率＜0.5 Lc /min（Lc—试样平行长度）。 钢材冲击试验应遵循国家标准《金属夏比（V型缺口）冲击试验方法》（GB/T229—94）。规定用10 mm×10 mm×55 mm带有V型缺口的试样为标准试样，试样可以保留一或两个轧制面，试样尺寸及偏差应符合附表10的规定。 在无法切取标准试样的情况下，允许采用辅助的小尺寸试样（7.5 mm×10 mm×55 mm或5 mm×10 mm×55 mm），但必须在试验报告中注明，冲击功值按一组3个试样算出平均值计算，允许其中一个试样单值低于标准规定，但不得低于规定值的70%。当采用5 mm×10 mm×55 mm小尺寸冲击试样时，其试验结果应不小于标准规定的50%。 钢材弯曲试验应遵循国家标准《金属弯曲试验方法》（GB232—88）。该标准适用于检验金属材料承受规定弯曲角度的弯曲变形性能，其试验过程是将一定形状和尺寸的试样放置弯曲装置上，以规定直径的弯心将试样弯曲到所要求的角度后，卸除试验力检查试样承受变形能力。变曲试验在压力或万能试验机上进行，试验机上进行，试验机上装备有足够硬度的支承辊，其长度大于试样宽度，支座辊的距离可调节，另备有不同直径的弯心。弯曲试样可以有不同形状的横截面，但钢结构常用的为板状试样，板厚度不大于25 mm时，试样厚度与材料厚度相同，试样宽度为其厚度的二倍，但不得小于10 mm；当材料厚度大于25 mm时，试样厚度加工成25 mm，保留一个原表面，宽度加工为30 mm。试验机能量允许时，厚度大于25 mm的材料，也可用全厚度试样进行试验，试样宽度取为厚度的2倍。弯曲时，原表面位于弯曲的外侧。弯曲试样长度根据试样厚度和弯曲试验装置而定，长度L≈5a+150mm（a为试样厚度）。弯曲试验结果评定标准如下： 1 完好—试样弯曲处的外表面金属基体上无肉眼可见因弯曲变形产生的缺陷时称为完好； 2 微裂纹—试样弯曲外表面金属基体上出现的细小裂纹，其长度不大于2mm，宽度不大于0.2 mm时称为微裂纹； 3 裂纹—试样弯曲外表面金属基体上出现开裂，其长度大于2mm、而小于等于5mm，宽度大于0.2 mm、而小于等于0.5 mm时称为裂纹。 4 裂纹—试样弯曲外表面金属基体上出明显开裂，其长度大于5mm，宽度大于0.5 mm时称为裂缝； 5 裂断—试样弯曲外表面出现沿宽度贯穿的开裂，其深度超过试样厚度的1/3时称为断裂。 （钢结构用钢材要求弯曲试验合格均应以完好标准为准）。 对于钢材、管材焊接接头拉伸、弯曲、冲击、断口试样的制取；金属管的压扁及扩口试样以及焊接工艺评定宏观试样的制取，可按附表中的有关规定执行。 3． 试验取样要求与数量 常用钢材试样（化学成分和力学性能）取样要求与数量见表1—3。 表1—3 常用钢材试样取样要求 化 学 成 分 拉 伸 试 验 弯 曲 试 验 常 温 冲 击 低 温 冲 击 时 效 冲 击 表 面 厚度方向性能 超声波探伤 碳素结构钢GB/T700—1998 1/每炉罐号 1/批 1/批 3/批 3/批 优质碳素结构钢GB/T699—1999 1/每炉罐号 2/批 2/批 低合金高强度结构钢GB/T1591—1994 1/每炉罐号 1/批 1/批 3/批 3/批 焊接结构用耐候钢GB/T4172 1/每炉罐号 1/批 1/批 3/批 耐候结构钢GB/T4171 1/每炉罐号 1/批 1/批 3/批 桥梁用结构钢 1/每炉罐号 1/批 1/批 3/批 2/批 逐张 高层建筑用钢板 1/每炉罐号 1/批 1/批 3/批 3/批 逐张 注：每批由同一批号、同一质量等级、同一炉罐号、同一品种、同一尺寸、同一交货状态组成，且重量不得大于60T。 金属拉伸圆形试样 附表1 一般尺寸 短试样 长试样 L0范围内d0最大最小允差值 d0 Rmin D0 h l0 lc l0 lc 0.05 25±0.2 5 32 50 125 150 250 275 0.05 20±0.2 5 26 50 100 120 200 220 0.05 15±0.2 4 20 40 75 90 150 165 0.05 10±0.2 4 15 35 50 60 100 110 0.02 8±0.1 3 12 30 40 48 80 88 0.02 6±0.1 3 12 20 30 36 60 66 0.02 5±0.1 3 10 15 25 30 50 55 0.01 3±0.05 2 10 10 15 18 30 33 0.05 技术要求：在试样端头移植钢印。 金属拉伸矩形试样 附表2 板厚 B0 l0 R Lc R B h L0范围内b0最大、最小允许差值 L 4 20 50 25 60 25 30 50 0．5 210 5 30 70 2.5 85 25 40 50 0．5 235 6 30 75 2.5 90 25 40 50 0．5 240 8 30 90 2.5 105 25 40 50 0．5 255 10 30 100 2.5 115 25 40 50 0．5 265 12 30 105 2.5 120 25 40 50 0．5 270 14 30 115 2.5 130 25 40 50 0．5 280 16 30 125 2.5 140 25 40 50 0．5 290 18 30 130 2.5 145 25 40 50 0．5 295 20 30 140 2.5 155 25 40 50 0．5 305 22 30 145 2.5 160 25 40 50 0．5 310 24 30 150 2.5 165 25 40 50 0．5 315 技术要求：1.在非试验部位种（移）植钢印; 2. 试样棱角应修磨去毛刺。 金属拉伸异形试样 附表3 板厚 B0 l0 A0 Lc R B h L0范围内b0最大、最小允许差值 L 30~50 10±0.2 50 原厚度 60 25 20 30 0．1 150 50~70 15±0.2 70 原厚度 70 25 25 35 0．1 170 >70 20±0.5 75 ≤5 70 25 30 35 0．2 170 >70 20±0.5 90 >5~7 80 25 30 35 0．2 180 >70 20±0.5 100 >7~9 90 25 30 35 0．2 190 >70 20±0.5 105 >9~12 100 25 30 40 0．2 210 >70 20±0.5 115 >12~15 110 25 30 40 0．2 220 >70 20±0.5 125 >15~18 120 25 30 40 0．2 230 >70 20±0.5 130 >18~21 130 25 30 50 0．2 260 >70 20±0.5 140 >21~25 140 25 30 50 0．2 270 技术要求：1.在非试验部位种（移）植钢印; 2. 试样棱角应修磨去毛刺。 全焊缝金属拉伸试样 附表4 板厚 L Lc D d0 R 12~14 72 36 12 6±0.1 3 16~18 96 48 14 8±0.1 3 20~24 110 60 16 10±0.1 4 26~28 125 72 18 12±0.2 5 30~32 148 84 20 14±0.2 5 36~38 186 108 22 18±0.2 5 ≥40~70 200 120 26 20±0.2 5 技术要求：1. 试样标距部分内最大与最小直径的允许差值； d0=5~10时为0.02 d0≥10时为0.05 2. 在试样端部移植钢印。 编制：杨华斌 审核：任成铭 日期：2004-6-6 钢板焊接接头拉力试样 附表5 技术要求： 1. A—焊缝宽度 L—试样总长 2．S1—试样厚度 当S≤50mm时，S1=S S—板厚 3．母材和焊颖表面的不平整部份应用机械方法除去。 4.试样加工时注意钢印移植. 管子焊接接头拉力试样 附表6 技术要求： 1. 本试样适合D≤60mm管件。 2． 高于母材表面的焊缝部分应用机械方法去除。 去除后焊缝局部高出母材表面不超过0.5mm 3．保持钢印编号清晰完整。 剖管焊接接头拉力试样 附表7 技术要求：1、当管子外径大于76mm时，B=20±0.3, 当管子外径不大于76mm时，B=12±0.3, 2． A—焊缝表面最宽尺寸 S—按试样厚度取，不足6mm者取6mm H—不宜少于是100mm 。 L——试样全长。 3．在非试验部位移植钢印。 钢板焊接接头弯曲试样 附表8 技术要求：1、试样宽度B=30mm 2． 试样长度L=5.5S1+100mm 3． 试样厚度S1，当板厚小于20时S1为板厚，否则S1=20，厚板加工面应为非弯曲面。 4． 试样厚度高于母材的焊缝部分应用机械方法去除，试样弯曲应平齐且保留焊缝两侧中至少一侧的母材原始表面。 5． 试样弯曲面棱角应修成半径不大于2mm的圆角。 6．在非试验部位打上钢印。 管子对接接头弯曲试样 附表9 技术要求： 1． 试样边缘必须平行于直径方向。 2． 试样宽度B=S1+D/20，（式中D=管子外径）且10≤B≤38. 3． 适用于管子壁厚不大于20mm，试样厚度S1=管子壁厚。 4． L≈5.5S1+100. 5． 试样上高于母材的焊缝部分应用机械方法除去，受弯面应保留焊缝两侧中至少一侧的母材原始表面。 6． 试样弯曲面的棱角应修成半径不大于2mm的圆角。 7． 在非试验部位移杆钢印。 金属夏比（v型缺口）冲击试样 附表10 技术要求： 1． 试样缺口底部应光滑无与缺口轴线平行的明显划痕，缺口底部的粗糙度不低于0.8 2． 试样缺口轴线应垂直于材料表面层。 3．在试样端头部移植钢印。 金属夏比（U型缺口）冲击试样 附表11 技术要求： 1． 试样表面应光滑，无与缺口平行的明显划痕； 2． 缺口底部的粗糙度不低于Ra0.8； 3． 缺口轴线应垂直于材料表面； 4． 在试样端头部移植钢印。 焊接接头（V型缺口）冲击试样 附表12 技术要求： 1． 试样缺口底部应光滑无与缺口轴线平行的明显划痕。 2． 试样缺口应尽可能开在最后焊道的焊缝隙侧面内， 如有要求 ，可开在端部移植钢印。 3． 在试样端部移植钢印。 4．试样缺口轴线垂直试样表面。 焊接接头（U型缺口）冲击试样 附表13 技术要求： 1． 试样缺口底部应光滑无与缺口轴线平行的明显划痕， 缺口底部的粗糙度不低于Ra0.8 2． 试样缺口应尽可能开在最后焊道的焊缝侧面内， 如有要求可开在熔合线或热影响区。 3．在试样端部移植钢印。 编制：杨华斌 审核：任成铭 日期：2004-6-6 管子焊接接头断口试样 附表14 技术要求：试样标记钢印应清晰 金属管压扁试样 附表15 技术要求： 1． L=D，且不小于20，不大于100， 2．保持钢印编号的完整清晰。 编制：杨华斌 审核：任成铭 日期：2004-6-6 金属扩口试样 附表16 技术要求： 1． L=1.5D，且不小于60； 2． 两端面应切得平行； 3．保持钢印编号清晰。 工艺评定管板宏观试样 附表17 工艺评定板一板宏观试样 附表18 工艺评定管座宏观试样 附表19 技术要求： 1．1、2、3、4为宏观金相检查面。 2．微观试样在宏观试样上取（试验后） 3．检查面Ra=0.4，其余加工面Ra=6.3 4．在合适部位移植钢印。 板材、型材、宽带材弯曲试样 附表20 技术要求： 1． 适用于厚度小于30mm的板材；厚度小于35mm 的各种型材及宽度不小于100mm的带材。 2． L=5S1+150；B=2S1±2≥10； S1=材料厚度。 3． 气割热影响区去除宽度不得小于原来材料厚度并不得小于20mm。 4． 试样尖锐棱角应锉圆R不大于2mm。 5． 试样中央1/3的一段内不得有任何伤痕压痕。 6． 在非试验部位移植钢印。 检 验 项 目 标 准 名 称 及 标 准 号 安徽长江精工钢结构有限公司 1 _1120897278.dwg _1120973408.dwg _1149664754.dwg _1149750677.unknown _1149750265.unknown _1121170150.dwg _1148047979.dwg _1149662401.dwg _1121170564.dwg _1120974521.dwg _1120897383.dwg _1120897643.dwg _1120919525.dwg _1120920461.dwg _1120916909.dwg _1120897506.dwg _1120897352.dwg _1120896783.dwg _1120896996.dwg _1120897027.dwg _1120896969.dwg _1120890027.dwg _1120894499.dwg _1120889812.dwg