無縫鋼管基本常識

無縫鋼管具有中空截麵，大量用作輸送流體(ti) 的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體(ti) 物料的管道等。鋼管與(yu) 圓鋼等實心鋼材相比，在抗彎抗扭強度相同時，重量較輕，是一種經濟截麵鋼材，廣泛用於(yu) 製造結構件和機械零件，如石油鑽杆、汽車傳(chuan) 動軸、自行車架以及建築施工中用的鋼腳手架等用鋼管製造環形零件，可提高材料利用率，簡化製造工序，節約材料和加工工時，已廣泛用鋼管來製造。

.力學性能

       鋼材力學性能是保證鋼材最終使用性能（機械性能）的重要指標，它取決(jue) 於(yu) 鋼的化學成分和熱處理製度。在鋼管標準中，根據不同的使用要求，規定了拉伸性能（抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率）以及硬度、韌性指標，還有用戶要求的高、低溫性能等。

      ①抗拉強度（σb）

      試樣在拉伸過程中，在拉斷時所承受的最大力（Fb），除以試樣原橫截麵積（So）所得的應力（σ），稱為(wei) 抗拉強度（σb），單位為(wei) N/mm2（MPa）。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。

      ②屈服點（σs）

      具有屈服現象的金屬材料，試樣在拉伸過程中力不增加（保持恒定）仍能繼續伸長時的應力，稱屈服點。若力發生下降 時，則應區分上、下屈服點。屈服點的單位為(wei) N/mm2（MPa）。

上屈服點（σsu）：試樣發生屈服而力首次下降前的最大應力； 下屈服點（σsl）：當不計初始瞬時效應時，屈服階段中的最小應力。

      屈服點的計算公式為(wei) ：

      式中：Fs--試樣拉伸過程中屈服力（恒定），N（牛頓）So--試樣原始橫截麵積，mm2。

      ③斷後伸長率（σ）

      在拉伸試驗中，試樣拉斷後其標距所增加的長度與(yu) 原標距長度的百分比，稱為(wei) 伸長率。以σ表示，單位為(wei) %。計算公式為(wei) ：

      式中：L1--試樣拉斷後的標距長度，mm； L0--試樣原始標距長度，mm。

      ④斷麵收縮率（ψ）

      在拉伸試驗中，試樣拉斷後其縮徑處橫截麵積的最大縮減量與(yu) 原始橫截麵積的百分比，稱為(wei) 斷麵收縮率。以ψ表示，單位為(wei) %。計算公式如下：

     式中：S0--試樣原始橫截麵積，mm2； S1--試樣拉斷後縮徑處的最少橫截麵積，mm2。

      ⑤硬度指標

      金屬材料抵抗硬的物體(ti) 壓陷表麵的能力，稱為(wei) 硬度。根據試驗方法和適用範圍不同，硬度又可分為(wei) 布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對於(yu) 管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。

      A、布氏硬度（HB）

      用一定直徑的鋼球或硬質合金球，以規定的試驗力（F）壓入式樣表麵，經規定保持時間後卸除試驗力，測量試樣表麵的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表麵積所得的商。以HBS（鋼球）表示，單位為(wei) N/mm2(MPa)。

      其計算公式為(wei) ：

      式中：F--壓入金屬試樣表麵的試驗力，N； D--試驗用鋼球直徑，mm； d--壓痕平均直徑，mm。

      測定布氏硬度較準確可靠，但一般HBS隻適用於(yu) 450N/mm2（MPa）以下的金屬材料，對於(yu) 較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中，布氏硬度用途最廣，往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。

      舉(ju) 例：120HBS10/1000130：表示用直徑10mm鋼球在1000Kgf（9.807KN）試驗力作用下，保持30s（秒）測得的布氏硬度值為(wei) 120N/ mm2（MPa）。

.用途

·*建築類的有：地下管道輸送較多、蓋樓時抽取地下水、鍋爐熱水輸送用等。

·*機械加工、軸承套、加工機械配件等。3.電氣類的：燃氣輸送、水發電流體(ti) 管道。4.風力發電廠防靜電管等。

.交貨狀態    是指交貨產(chan) 品的最終塑性變形或最終熱處理的狀態。一般不經過熱處理交貨的稱熱軋或冷拔（軋）狀態 或製造狀態；經過熱處理交貨的稱熱處理狀態，或根據熱處理的類別稱正火（常化）、調質、固溶、退火狀態。訂貨時，交貨狀態需在合同中注明。重量交貨狀態：

　　實際重量－－交貨時，其產(chan) 品重量是按稱重（過磅）重量交貨；

　　理論重量－－交貨時，其產(chan) 品重量是按鋼材公稱尺寸計算得出的重量。

.

生產(chan) 工藝

.

       ①熱軋無縫鋼管主要生產(chan) 工序（△主要檢驗工序）：

       管坯準備及檢查△→管坯加熱→穿孔→軋管→鋼管再加熱→定（減）徑→熱處理△→成品管矯直→精整→檢驗△(無損、理化、台檢) →入庫

       ②冷軋（拔）無縫鋼管主要生產(chan) 工序：

       坯料準備-打頭→酸洗潤滑→冷軋（拔）→熱處理→矯直→精整→切頭—檢驗

       一般的無縫鋼管的生產(chan) 工藝可以分為(wei) 冷拔與(yu) 熱軋兩(liang) 種，冷軋無縫鋼管的生產(chan) 流程一般要比熱軋要複雜，管坯首先要進行三輥連軋，擠壓後要進行定徑測試，如果表麵沒有響應裂紋後圓管要經過割機進行切割，切割成長度約一米的坯料。然後進入退火流程，退火要用酸性液體(ti) 進行酸洗，酸洗時要注意表麵是否有大量的起泡產(chan) 生，如果有大量的起泡產(chan) 生說明鋼管的質量達不到相應的標準。外觀上冷軋無縫鋼管要短於(yu) 熱軋無縫鋼管，冷軋無縫鋼管的壁厚一般比熱軋無縫鋼管要小，但是表麵看起來比厚壁無縫鋼管更加明亮，表麵沒有太多的粗糙，口徑也沒有太多的毛刺。

       熱軋無縫鋼管的交貨狀態一般是熱軋狀態經過熱處理後進行交貨。熱軋無縫鋼管在經過質檢後要經過工作人員的嚴(yan) 格的手工挑選，在質檢後要進行表麵塗油，然後緊接著是多次的冷拔實驗，熱軋處理後要進行穿孔的實驗，如果穿孔擴徑過大就要進行矯直矯正。在矯直後再由傳(chuan) 送裝置傳(chuan) 送到探傷(shang) 機進行探傷(shang) 實驗，最後貼上標簽、進行規格編排後放置到到倉(cang) 庫當中。

圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑（或減徑）→冷卻→矯直→水壓試驗（或探傷(shang) ）→標記→入庫 無縫鋼管是用鋼錠或實心管坯經穿孔製成毛管，然後經熱軋、冷軋或冷撥製成。無縫鋼管的規格用外徑*壁厚毫米數表示。

熱軋無縫管外徑一般大於(yu) 32mm，壁厚2.5-200mm，冷軋無縫鋼管外徑可以到6mm，壁厚可到0.25mm，薄壁管外徑可到5mm壁厚小於(yu) 0.25mm，冷軋比熱軋尺寸精度高。

       一般用無縫鋼管是用10、20、30、35、45等優(you) 質碳結鋼16Mn、5MnV等低合金結構鋼或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合結鋼熱軋或冷軋製成的。10、20等低碳鋼製造的無縫管主要用於(yu) 流體(ti) 輸送管道。45、40Cr等中碳鋼製成的無縫管用來製造機械零件，如汽車、拖拉機的受力零件。一般用無縫鋼管要保證強度和壓扁試驗。熱軋鋼管以熱軋狀態或熱處理狀態交貨；冷軋以熱處理狀態交貨。

       熱軋，顧名思義(yi) ，軋件的溫度高，因此變形抗力小，可以實現大的變形量。以鋼板的軋製為(wei) 例，一般連鑄坯厚度在230mm左右，而經過粗軋和精軋，最終厚度為(wei) 1~20mm。同時，由於(yu) 鋼板的寬厚比小，尺寸精度要求相對低，不容易出現板形問題，以控製凸度為(wei) 主。對於(yu) 組織有要求的，一般通過控軋控冷來實現，即控製精軋的開軋溫度、終軋溫度.圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→塗油（鍍銅）→多道次冷拔（冷軋）→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗（探傷(shang) ）→標記→入庫。

（一）質量要求

       ①鋼的化學成分：鋼的化學成分是影響無縫鋼管性能最主要的因素之一，也是製定軋管工藝參數和鋼管熱處理工藝參數的主要依據。

        a. 合金元素：有意加入，根據用途

        b. 殘餘(yu) 元素：煉鋼帶入，適當控製

        c. 有害元素：嚴(yan) 格控製（As、Sn、Sb、Bi、Pb），氣體(ti) （N、H、O）

        爐外精煉或電渣重熔：提高鋼中化學成分的均勻性和鋼的純淨度，減少管坯中的非金屬夾雜物並改善其分布形態。

        ②鋼管幾何尺寸精度和外形

        a. 鋼管外徑精度：取決(jue) 於(yu) 定（減）徑方法、設備運轉情況、工藝製度等。

        外徑允許偏差 δ=（D-Di）/Di ×100% D： 最大或最小外徑mm

        Di：名義(yi) 外徑mm

        b. 鋼管壁厚精度：與(yu) 管坯的加熱質量，各變形工序的工藝設計參數和調整參數，工具質量及其潤滑質量等有關(guan)

        壁厚允許偏差： ρ=（S-Si）/Si×100% S：橫截麵上最大或最小壁厚

        Si：名義(yi) 壁厚mm

        c．鋼管橢圓度：表示鋼管的不圓程度。

        d. 鋼管長度：正常長度、定（倍）尺長度、長度允許偏差

        e. 鋼管彎曲度：表示鋼管的彎度：每米鋼管長度的彎曲度、鋼管全長的彎曲度

        f. 鋼管端麵切斜度：表示鋼管端麵與(yu) 鋼管橫截麵的傾(qing) 斜程度

        g. 鋼管端麵坡口角度和鈍邊

       5．鋼管表麵質量：表麵光潔要求

        a. 危險性缺陷：裂紋、內(nei) 折、外折、軋破、離層、結疤、拉凹、凸包等。

        b. 一般性缺陷：麻坑、青線、劃傷(shang) 、碰傷(shang) 、輕微的內(nei) 、外直道、輥印等。

        產(chan) 生原因：

        ① 由於(yu) 管坯的表麵缺陷或內(nei) 部缺陷所帶來的。

        ② 生產(chan) 過程中產(chan) 生的，如軋製工藝參數設計不正確，模具表麵不光滑，潤滑條件不好，孔型設計及調整不合理。

        ③ 管坯（鋼管）在加熱軋製，熱處理以及矯直過程中，如果因為(wei) 加熱溫度控製不當，變形不均勻，加熱冷卻速度不合理或矯直變形量太大而產(chan) 生過大的殘餘(yu) 應力，那麽(me) 也有可能導致鋼管產(chan) 生表麵裂紋。

        6．鋼管理化性能：常溫力學性能、高溫力學性能、低溫性能、抗腐蝕性能。鋼管的理化性能主要取決(jue) 於(yu) 鋼的化學成分，組織結構和鋼的純淨度以及鋼管的熱處理方式等。

         7．鋼管工藝性能：壓扁、擴口、卷邊、彎曲、焊接等。

         8．鋼管金相組織：低倍組織（宏觀）、高倍組織（微觀） M、B、P、F、A、S

         9．鋼管特殊要求：合同附件、技術協議。

（二）無縫鋼管質量檢驗方法：

         1．化學成分分析：化學分析法、儀(yi) 器分析法（紅外C—S儀(yi) 、直讀光譜儀(yi) 、zcP等）。

         ①紅外C—S儀(yi) ：分析鐵合金，煉鋼原材料，鋼鐵中的C、S元素。

         ②直讀光譜儀(yi) ：塊狀試樣中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi

         ③N—0儀(yi) ：氣體(ti) 含量分析N、O

         2．鋼管幾何尺寸及外形檢查：

         ①鋼管壁厚檢查：千分尺、超聲測厚儀(yi) ，兩(liang) 端不少於(yu) 8點並記錄。

         ②鋼管外徑、橢圓度檢查：卡規、遊標卡尺、環規，測出最大點、最小點。

         ③鋼管長度檢查：鋼卷尺、人工、自動測長。

         ④鋼管彎曲度檢查：直尺、水平尺（1m）、塞尺、細線測每米彎曲度、全長彎曲度。

         ⑤鋼管端麵坡口角度和鈍邊檢查：角尺、卡板。

         3．鋼管表麵質量檢查：100%

         ①人工肉眼檢查：照明條件、標準、經驗、標識、鋼管轉動。

         ②無損探傷(shang) 檢查：

           a. 超聲波探傷(shang) UT：

               對於(yu) 各種材質均勻的材料表麵及內(nei) 部裂紋缺陷比較敏感。

               標準：GB/T 5777-1996 級別：C5級

           b. 渦流探傷(shang) ET：（電磁感應）

               主要對點狀（孔洞形）缺陷敏感。 標準：GB/T 7735-2004

               級別：B級

           c. 磁粉MT和漏磁探傷(shang) ：

               磁力探傷(shang) ，適用於(yu) 鐵磁性材料的表麵和近表麵缺陷的檢測。

               標準：GB/T 12606-1999 級別： C4級

           d. 電磁超聲波探傷(shang) ：

               不需要耦合介質，可以應用於(yu) 高溫高速，粗燥的鋼管表麵探傷(shang) 。

           e. 滲透探傷(shang) ：

               熒光、著色、檢測鋼管表麵缺陷。

          4．鋼管理化性能檢驗：

           ①拉伸試驗：測應力和變形，判定材料的強度（YS、TS）和塑性指標（A、Z）

              縱向，橫向試樣 管段、弧型、圓形試樣（￠10、￠12.5）

              小口徑、薄壁 大口徑、厚壁 定標距。

              備注：試樣斷後伸長率與(yu) 試樣尺寸有關(guan)  GB/T 1760

           ②衝(chong) 擊試驗：CVN、缺口C型、V型、功J 值J/cm2

              標準試樣10×10×55（mm） 非標試樣5×10×55（mm）

           ③硬度試驗：布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、維氏硬度HV等

           ④液壓試驗：試驗壓力、穩壓時間、 p=2Sδ/D

          5．鋼管工藝性能檢驗過程：

           ①壓扁試驗：圓形試樣 C形試樣（S/D>0.15） H=（1+2）S/（∝+S/D）

               L=40～100mm 單位長度變形係數=0.07～0.08

           ②環拉試驗：L=15mm 無裂紋為(wei) 合格

           ③擴口和卷邊試驗：頂心錐度為(wei) 30°、40°、60°

           ④彎曲試驗：可代替壓扁試驗（對大口徑管而言）

           6．鋼管金相分析：

           ①高倍檢驗（微觀分析）：非金屬夾雜物100x GB/T 10561 晶粒度：級別、級差

               組織：M、B、S、T、P、F、A-S

               脫碳層：內(nei) 、外。

               A法評級：A類-硫化物 B類-氧化物 C類-矽酸鹽 D-球狀氧化 DS類。

           ②低倍試驗（宏觀分析）：肉眼、放大鏡10x以下。

               a. 酸蝕檢驗法。

               b. 硫印檢驗法（管坯檢驗，顯示低培組織及缺陷，如疏鬆、偏析、皮下氣泡、翻皮、白點、夾雜物等。

               c. 塔形發紋檢驗法：檢驗發紋數量、長度及分布。

（三）中國現行無縫鋼管標準：

            1．現行無縫鋼管標準：共有47項 其中：GB 25 項 HB 3 項 特殊用途19項；基礎 2項 產(chan) 品 45項

            2．常用標準：① GB/T 2102-2006 鋼管的驗收、包裝、標誌和質量證明書(shu) 。

               ② GB/T17395-2008 無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差。

               ③ GB/T5310-2008 高壓鍋爐用無縫鋼管。

               ④ GB/T6479-2000 高壓化肥設備用無縫鋼管。

               ⑤ GB/T18248-2008 氣瓶用無縫鋼管。