试样为X42M钢级的UOE焊管管段，选用两种规格：ϕ914mm×12.7mm(T1、T2号钢管)、ϕ914mm×11.9mm(T3、T4号钢管)，其中T1和T3号钢管为光管，T2和T4号钢管为涂层管，试样长度约为5m。

     试样两端采用钢板焊接密封，密封板上还用加强筋焊接固定。试验前先向试样中注满水，排净空气，然后往试样中继续注水加压。借助现有钢管静水压爆破试验设备进行试验。由于静水压爆破试验设备未提供求屈服强度的方法，决定采用Excel软

件求取屈服强度。

      研究人员采用AS/NZS 2885.5:2012的方法计算静水压爆破试验过程中压力-进水量曲线直线段的斜率，即实际斜率，以及各种屈服强度数据。因此，在管段试样不同位置安装两个拉线传感器，以跟踪钢管周长的应变数据，即环向应变数据，当应变量达到1%时拆除传感器，随后继续加压至试样破裂。

     AS/NZS 2885.5:2012规定，加压过程中，需要对压力-进水量曲线的实际斜率和按附录C计算的理论斜率进行比较，差值应小于10%，否则必须停止试验，并分析原因，直到满足该规定。

     该次静水压爆破试验属于非约束性试验，即周向和纵向均没有限制变形，因此采用AS/NZS 2885.5:2012附录C给出的公式计算理论斜率，如下：

式中：E 为杨氏模量，取2.06×10⁸kPa；ν为泊松比，取0.27；D为钢管外径；t为钢管壁厚；A为试验介质的压缩系数；ΔV为试验过程中进水量体积的变化；V₀为试验时初始总水量的体积，即样管的容积；B为非约束性试验介质的温度膨胀系数平均值；ΔT为试验过程中介质温度的变化；Δp为试验过程中压力的变化。

     当以水作为试验介质时，ΔT=0℃，Δp=1kPa，进水量-压力的斜率Δp_factor可通过下式求取：

     钢管测试部分的初始压力p可通过下式求取：

式中：p_leakmin为泄漏时的试验压力，取设计压力的1.1倍，26038.7kPa；Z_max为钢管服役海拔时的最高海拔；Z_min为最低海拔；ρ为水的密度，取1000kg·m^-3；g_c为重力加速率,取9.81m·s^-2。

      试验介质的可压缩性A可通过下式求取：

式中：T_test 是试验过程中的初始温度。

     算出A后即可求出Δp_factor。钢管加压体积增加后，压力-所增加体积曲线的斜率pV_slope可由下式计算出：

式中：V_slope为试验过程中压力-进水量呈线性关系时总水量的体积，理论斜率为1/pV_slope。

      试样弹性段实际斜率可以通过试验过程的进水量和压力数据计算获得。数据拟合可以采用Excel、Matlab、Origin等软件进行，研究人员采用Excel软件进行数据分析及曲线绘制。用Excel图表类型中的散点图绘制成压力-进水量曲线，并采用Excel将弹性段的数据进行拟合，得到直线段的拟合方程，即求得实际斜率，具体案例见图1。

图1 光管T1的压力-进水量拟合曲线

     图1为光管T1压力-进水量曲线的压力-进水量拟合曲线，光管T1压力-进水量曲线的实际斜率为0.4326。

2.3.1 1/2斜率屈服强度的测定和计算方法

     AS/NZS 2885.5:2012中静水压爆破试验的压力-进水量曲线1/2斜率屈服强度的测定，可以使用放大后的压力-进水量曲线进行分析，根据坐标值的变化率来确定。如弹性段直线斜率为0.3MPa·L^-1，当压力-进水量曲线圆弧段切线斜率为0.15MPa·L^-1时，相切点即为屈服强度。而曲线放大倍率与压力和进水量测量的分辨率以及曲线的波动性有一定的关系，倍率过高时，曲线有跳动现象并不便于1/2斜率屈服强度的求取。

      1/2斜率屈服强度可以根据压力、进水量通过设备安装的软件求取，也可借助Excel软件求取。采用Excel软件时，先采用巴洛(Barlow)公式将压力转换为环向应力，巴洛公式见式(6)，再将导出的进水量和应力数据用Excel软件图表类型中的散点图绘制出应力-进水量曲线。1/2斜率屈服强度的计算即采用压力-进水量曲线，在曲线上求得斜率线以及相应的1/2斜率切线，找出对应的切点即得出屈服强度。

式中：S为钢管内部静水压力在管壁上产生的单位周向应力。

2.3.2 R_p0.2和R_t0.5的测定

     R_p0.2和R_t0.5从应力、应变数据中求得(应变记录至1%)，其应变值由拉线传感器采集。另外也可采用Excel软件，将导出的压力值转换为环向应力值，用散点图绘制成应力-应变曲线，在曲线上画出斜率线以及0.2%对应的平行线、0.5%对应的垂直线，分别找到他们与曲线相应的交点，得出R_p0.2以及R_t0.5的数值，如图2所示。

图2 R_p0.2和R_t0.5的求取示意图

     通过上述方法，可以将4根试样借助钢管静水压爆破试验获得的数据绘制成3类试验曲线，从中计算出实际斜率、1/2斜率屈服强度、R_p0.2及R_t0.5。

     最终算得4根试样的理论斜率和实际斜率见表1。AS/NZS 2885.5:2012规定，在加压过程中，压力-进水量曲线的实际斜率和理论斜率差值率应小于10%，否则必须停止试验，并分析原因，直到解决该问题。从表1可知，4根试样的理论斜率和实际斜率差值均小于10%，符合标准要求。

表1 试样的理论斜率和实际斜率

     通过数据统计、绘图和计算得出1/2斜率屈服强度、R_p0.2及R_t0.5，见表2。由表2可知，通过前文所述的方法和计算公式可以方便快捷地获得钢管静水压爆破试验的1/2斜率屈服强度、R_p0.2及R_t0.5，其中与钢管管体横向拉伸试验得到的R_t0.5数据基本一致，表明上述方法获得的数据可靠。

表2 试样的各屈服强度结果

     (1) 研究人员提出的计算方法得到了1/2斜率屈服强度、实际斜率、R_p0.2及R_t0.5，且R_t0.5与实际拉伸试验得到的数据基本一致。

     (2) 当试验室没有AS/NZS 2885.5计算屈服强度的钢管静水压爆破试验设备时，可借助Excel软件并套用标准给出的公式，来求取所需要的屈服强度。根据此计算方法，可以为钢管静水压爆破试验设备扩展出屈服强度计算能力。