鋼管基本知識 無縫鋼管基本知識 鋼管基礎(chǔ)知識簡介

鋼管基本知識 無縫鋼管基本知識 鋼管基礎(chǔ)知識簡介

1、通用術(shù)語    
    ①交貨狀態(tài)    
    是指交貨產(chǎn)品的最終塑性變形或最終熱處理的狀態(tài)。一般不經(jīng)過熱處理交貨的稱熱軋或冷拔（軋）狀態(tài)或制造狀態(tài)；經(jīng)過熱處理交貨的稱熱處理狀態(tài)，或根據(jù)熱處理的類別稱正火（�；�）、調(diào)質(zhì)、固溶、退火狀態(tài)。訂貨時，交貨狀態(tài)需在合同中注明。    
    ②按實(shí)際重量交貨或按理論重量交貨    
    實(shí)際重量--交貨時，其產(chǎn)品重量是按稱重（過磅）重量交貨；    
    理論重量--交貨時，其產(chǎn)品重量是按鋼材公稱尺寸計(jì)算得出的重量。其計(jì)算公式如下（要求按理論重量交貨者，需在合同中注明）：    
    鋼管每米的理論重量（鋼的密度為7.85kg/dm3）計(jì)算公式：    
        W=0.02466（D-S）S    
    式中：W--鋼管每米理論重量，kg/m；    
        D--鋼管的公稱外徑，mm；    
        S--鋼管的公稱壁厚，mm。    
    ③保證條件    
    按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)并保證符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，稱做保證條件。保證條件又分為：    
    A、基本保證條件（又稱必保條件）。無論客戶是否在合同中注明。均需按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行該項(xiàng)檢驗(yàn)，并保證檢驗(yàn)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。    
如化學(xué)成分、力學(xué)性能、尺寸偏差、表面質(zhì)量以及探傷、水壓實(shí)驗(yàn)或壓扁或擴(kuò)口等工藝性能實(shí)驗(yàn)，均屬必保條件。    
    B、協(xié)議保證條件：標(biāo)準(zhǔn)中除基本保證條件外，尚有"根據(jù)需方要求，經(jīng)供需雙方協(xié)商，并在合同中注?quot;或"當(dāng)需方要求……時，應(yīng)在合同中注明"；還有的客戶，對標(biāo)準(zhǔn)中基本保證條件提出加嚴(yán)要求（如成分、力學(xué)性能、尺寸偏差等）或增檢驗(yàn)項(xiàng)目（如鋼管橢圓度、壁厚不均等）。上述條款及要求，在訂貨時，由供需雙方協(xié)商，簽署供貨技術(shù)協(xié)議并在合同中注明。因此，這些條件又稱為協(xié)議保證條件。有協(xié)議保證條件的產(chǎn)品，一般均要加價的。    
    ④批    
    標(biāo)準(zhǔn)中的"批"是指一個檢驗(yàn)單位，即檢驗(yàn)批。若以交貨單位組批，稱交貨批。當(dāng)交貨批量大時，一個交貨批可包括幾個檢驗(yàn)批；當(dāng)交貨批量少時，一個檢驗(yàn)批可分為幾個交貨批。    
"批"的組成通常有下列規(guī)定（詳見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）：    
    A、每批應(yīng)由同一牌號（鋼級）、同一爐（罐）號或同一母爐號、同一規(guī)格和同一熱處理制度（爐次）的鋼管組成。    
    B、對于優(yōu)質(zhì)碳素鋼結(jié)構(gòu)管、流體管，可以不同爐（罐）的同一牌號、同一規(guī)格和同一熱處理制度（爐次）的鋼管組成。    
    C、焊接鋼管每批應(yīng)由同一牌號（鋼級）、同一規(guī)格的鋼管組成。    
    ⑤優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼    
    在GB/T699-1999和GB/T3077-1999標(biāo)準(zhǔn)中，其牌號后面帶有"A"字者，為高級優(yōu)質(zhì)鋼，反之為一般優(yōu)質(zhì)鋼。    
    高級優(yōu)質(zhì)鋼在下列的部分或全部優(yōu)于優(yōu)質(zhì)鋼：    
    A、縮小成分含量范圍；    
    B、減少有害元素（如硫、磷、銅）含量；    
    C、保證較高純凈度（要求非金屬夾雜物含量少）；    
    D、保證較高力學(xué)性能和工藝性能。    
    ⑥縱向和橫向    
    標(biāo)準(zhǔn)中稱縱向是指與加工方向平行（即順加工方向）者；橫向是指與加工方向垂直（加工方向即鋼管軸向）。    
    做沖擊功實(shí)驗(yàn)時，縱向試樣的斷口因與加工方向垂直。故稱橫向斷口；橫向試樣的斷口因與加工方向平行，故稱縱向斷口。     
2、鋼管外形，尺寸術(shù)語    
    ①公稱尺寸和實(shí)際尺寸    
    A、公稱尺寸：是標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的名義尺寸，是用戶和生產(chǎn)企業(yè)希望得到的理想尺寸，也是合同中注明的訂貨尺寸。    
    B、實(shí)際尺寸：是生產(chǎn)過程中所得到的實(shí)際尺寸，該尺寸往往大于或小于公稱尺寸。這種大于或小于公稱尺寸的現(xiàn)象稱為偏差。    
    ②偏差和公差    
    A、偏差：在生產(chǎn)過程中，由于實(shí)際尺寸難于達(dá)到公稱尺寸要求，即往往大于或小于公稱尺寸，所以標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了實(shí)際尺寸與公稱尺寸之間允許有一差值。差值為正值的叫正偏差，差值為負(fù)值的叫負(fù)偏差。    
    B、公差：標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的正、負(fù)偏差值絕對值之和叫做公差，亦叫"公差帶"。    
偏差是有方向性的，即以"正"或"負(fù)"表示；公差是沒有方向性的，因此，把偏差值稱為"正公差"或"負(fù)公差"的叫法是錯誤的。    
    ③交貨長度    
    交貨長度又稱用戶要求長度或合同長度。標(biāo)準(zhǔn)中對交貨長度有以下幾種規(guī)定：    
    A、通常長度（又稱非定尺長度）：凡長度在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度范圍內(nèi)而且無固定長度要求的，均稱為通常長度。例如結(jié)構(gòu)管標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：熱軋（擠壓、擴(kuò)）鋼管3000mm～12000mm；冷拔（軋）鋼管2000mmm～10500mm。    
    B、定尺長度：定尺長度應(yīng)在通常長度范圍內(nèi)，是合同中要求的某一固定長度尺寸。但實(shí)際操作中都切出絕對定尺長度是不大可能的，因此標(biāo)準(zhǔn)中對定尺長度規(guī)定了允許的正偏差值。    
    以結(jié)構(gòu)管標(biāo)準(zhǔn)為：    
    生產(chǎn)定尺長度管比通常長度管的成材率下降幅度較大，生產(chǎn)企業(yè)提出加價要求是合理的。加價幅度各企業(yè)不盡一致，一般為基價基礎(chǔ)上加價10%左右。    
    C、倍尺長度：倍尺長度應(yīng)在通常長度范圍內(nèi)，合同中應(yīng)注明單倍尺長度及構(gòu)成總長度的倍數(shù)（例如3000mm×3，即3000mm的3倍數(shù)，總長為9000mm）。實(shí)際操作中，應(yīng)在總長度的基礎(chǔ)上加上允許正偏差20mm，再加上每個單倍尺長度應(yīng)留切口余量。以結(jié)構(gòu)管為例，規(guī)定留切口余量：外徑≤159mm為5～10mm；外徑＞159mm為10～15mm。    
    若標(biāo)準(zhǔn)中無倍尺長度偏差及切割余量規(guī)定時，應(yīng)由供需雙方協(xié)商并在合同中注明。倍長尺度同定尺長度一樣，會給生產(chǎn)企業(yè)帶來成材率大幅度降低，因此生產(chǎn)企業(yè)提出加價是合理的，其加價幅度同定尺長度加價幅度基本相同。    
    D、范圍長度：范圍長度在通常長度范圍內(nèi)，當(dāng)用戶要求其中某一固定范圍長度時，需在合同中注明。     
    例如：通常長度為3000～12000mm，而范圍定尺長度為6000～8000mm或8000～10000mm。    
    可見，范圍長度比定尺和倍尺長度要求寬松，但比通常長度加嚴(yán)很多，也會給生產(chǎn)企業(yè)帶來成材率的降低。因此生產(chǎn)企業(yè)提出加價是有道理的，其加價幅度一般在基價上加價5%左右。    
     ④壁厚不均    
    鋼管壁厚不可能各處相同，在其橫截面及縱向管體上客觀存在壁厚不等現(xiàn)象，即壁厚不均。為了控制這種不均勻性，在有的鋼管標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了壁厚不均的允許指標(biāo)，一般規(guī)定不超過壁厚公差的80%（經(jīng)供需雙方協(xié)商后執(zhí)行）。    
    ⑤橢圓度    
    在圓形鋼管的橫截面上存在著外徑不等的現(xiàn)象，即存在著不一定互相垂直的最大外徑和最小外徑，則最大外徑與最小外徑之差即為橢圓度（或不圓度）。為了控制橢圓度，有的鋼管標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了橢圓度的允許指標(biāo)，一般規(guī)定為不超過外徑公差的80%（經(jīng)供需雙方協(xié)商后執(zhí)行）。    
    ⑥彎曲度    
    鋼管在長度方向上呈曲線狀，用數(shù)字表示出其曲線度即叫彎曲度。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的彎曲度一般分為如下兩種：    
    A、局部彎曲度：用一米長直尺靠量在鋼管的最大彎曲處，測其弦高（mm），即為局部彎曲度數(shù)值，其單位為mm/m，表示方法如2.5mm/m。此種方法也適用于管端部彎曲度。    
    B、全長總彎曲度：用一根細(xì)繩，從管的兩端拉緊，測量鋼管彎曲處最大弦高（mm），然后換算成長度（以米計(jì)）的百分?jǐn)?shù)，即為鋼管長度方向的全長彎曲度。    
    例如：鋼管長度為8m，測得最大弦高30mm,則該管全長彎曲度應(yīng)為：    
        0.03÷8m×100%=0.375%    
    ⑦尺寸超差    
    尺寸超差或叫尺寸超出標(biāo)準(zhǔn)的允許偏差。此處的"尺寸"主要指鋼管的外徑和壁厚。通常有人把尺寸超差習(xí)慣叫"公差出格"，這種把偏差和公差等同起來的叫法是不嚴(yán)密的，應(yīng)叫"偏差出格"。此處的偏差可能是"正"的，也可能是"負(fù)"的，很少在同一批鋼管中出現(xiàn)"正、負(fù)"偏差均出格的現(xiàn)象。     
3、化學(xué)分析術(shù)語    
    鋼的化學(xué)成分是關(guān)系鋼材質(zhì)量和最終使用性能的重要因素之一，也是軋制鋼材，乃至最終產(chǎn)品熱處理制度的主要依據(jù)。因此，在鋼材標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求部分
，往往第一項(xiàng)就規(guī)定了鋼材適用的牌號（鋼級）及其化學(xué)成分，并以表格形式列入標(biāo)準(zhǔn)中，是生產(chǎn)企業(yè)和客戶驗(yàn)收鋼及鋼材化學(xué)成分的重要依據(jù)。    

    ①鋼的熔煉成分    
    一般標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的化學(xué)成分即指熔煉成分。它是指鋼冶煉完畢、澆注中期的化學(xué)成分。為使其具有一定代表性，即代表該爐或罐的平均成分，在取樣標(biāo)準(zhǔn)方法中規(guī)定，將鋼水在樣模內(nèi)鑄成小錠，在其上刨取或鉆取樣屑，按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法（GB/T223）進(jìn)行分析，其結(jié)果必須符合標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分范圍，也是客戶驗(yàn)收的依據(jù)。    
    ②成品成分    
    成品成分又叫驗(yàn)證分析成分，是從成品鋼材上按規(guī)定方法（GB/T222）鉆取或刨取樣屑，并按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法（GB/T223）進(jìn)行分析得來的化學(xué)成分。鋼在結(jié)晶和以后塑性變形中，因鋼中合金元素分布的不均勻（偏析），因此允許成品成分與標(biāo)準(zhǔn)成分范圍（熔煉成分）之間存在有偏差，其偏差值應(yīng)符合GB/T222之規(guī)定。    
    鋼材的成品成分主要是供使用部門或質(zhì)量檢驗(yàn)部門驗(yàn)收鋼材質(zhì)量使用的，生產(chǎn)企業(yè)一般不做成品分析（用戶要求者除外），但應(yīng)保證成品分析符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。    
    ③仲裁分析    
    由于兩個實(shí)驗(yàn)室分析同一樣品的結(jié)果有顯著差別并超出兩個實(shí)驗(yàn)室的允許分析誤差，或者生產(chǎn)企業(yè)與使用部門、需方與供方對同一樣品或同一批鋼材的成品分析有分歧意見時，可由第三方具有豐富分析經(jīng)驗(yàn)的權(quán)威單位（如中國鋼鐵研究總院或具有商檢資格的檢驗(yàn)部門）進(jìn)行再分析，即稱之謂仲裁分析。仲裁分析結(jié)果即為最終判定依據(jù)。    

4、力學(xué)性能術(shù)語    
    鋼材力學(xué)性能是保證鋼材最終使用性能（機(jī)械性能）的重要指針，它取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理制度。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)不同的使用要求，規(guī)定了拉伸性能（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)、伸長率）以及硬度、韌性指針，還有用戶要求的高、低溫性能等。    
    ①抗拉強(qiáng)度（σb）    
    試樣在拉伸過程中，在拉斷時所承受的最大力（Fb），出以試樣原橫截面積（So）所得的應(yīng)力（σ），稱為抗拉強(qiáng)度（σb），單位為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。計(jì)算公式為：    
        式中：Fb--試樣拉斷時所承受的最大力，N（牛頓）；    
        So--試樣原始橫截面積，mm2。    
    ②屈服點(diǎn)（σs）    
    具有屈服現(xiàn)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(xù)伸長時的應(yīng)力，稱屈服點(diǎn)。若力發(fā)生下降時，則應(yīng)區(qū)分上、下屈服點(diǎn)。屈服點(diǎn)的單位為N/mm2（MPa）。    
    上屈服點(diǎn)（σsu）：試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應(yīng)力；     
    下屈服點(diǎn)（σsl）：當(dāng)不計(jì)初始瞬時效應(yīng)時，屈服階段中的最小應(yīng)力。    
    屈服點(diǎn)的計(jì)算公式為：    
    式中：Fs--試樣拉伸過程中屈服力（恒定），N（牛頓）；    
    So--試樣原始橫截面積，mm2。    
    ③斷后伸長率（σ）    
    在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其標(biāo)距所增加的長度與原標(biāo)距長度的百分比，稱為伸長率。以σ表示，單位為%。計(jì)算公式為：    
    ;式中：L1--試樣拉斷后的標(biāo)距長度，mm；    
    L0--試樣原始標(biāo)距長度，mm。    
    ④斷面收縮率（ψ）    
    在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，稱為斷面收縮率。以ψ表示，單位為%。計(jì)算公式如下：    
    式中：S0--試樣原始橫截面積，mm2；    
     S1--試樣拉斷后縮徑處的最少橫截面積，mm2。    
    ⑤硬度指標(biāo)    
    金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。根據(jù)試驗(yàn)方法和適用范圍不同，硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于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(zhì)合金球，以規(guī)定的試驗(yàn)力（F）壓入式樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗(yàn)力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS（鋼球）表示，單位為N/mm2(MPa)。    
    其計(jì)算公式為：    
    式中：F--壓入金屬試樣表面的試驗(yàn)力，N；    
    D--試驗(yàn)用鋼球直徑，mm；    
    d--壓痕平均直徑，mm。    
    測定布氏硬度較準(zhǔn)確可靠，但一般HBS只適用于450N/mm2（MPa）以下的金屬材料，對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)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。    
    舉例：120HBS10/1000130：表示用直徑10mm鋼球在1000Kgf（9.807KN）試驗(yàn)力作用下，保持30s（秒）測得的布氏硬度值為120N/ mm2（MPa）。    
    B、洛氏硬度（HK）    
    洛氏硬度試驗(yàn)同布氏硬度試驗(yàn)一樣，都是壓痕試驗(yàn)方法。不同的是，它是測量壓痕的深度。即，在初邕試驗(yàn)力（Fo）及總試驗(yàn)力（F）的先后作用下，將壓頭（金鋼廠圓錐體或鋼球）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后，卸除主試驗(yàn)力，用測量的殘余壓痕深度增量（e）計(jì)算硬度值。其值是個無名數(shù)，以符號HR表示，所用標(biāo)尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個標(biāo)尺。其中常用于鋼材硬度試驗(yàn)的標(biāo)尺一般為A、B、C，即HRA、HRB、HRC。    
    硬度值用下式計(jì)算：    
    當(dāng)用A和C標(biāo)尺試驗(yàn)時，HR=100-e    
    當(dāng)用B標(biāo)尺試驗(yàn)時，HR=130-e    
    式中e--殘余壓痕深度增量，其什系以規(guī)定單位0.002mm表示，即當(dāng)壓頭軸向位移一個單位（0.002mm）時，即相當(dāng)于洛氏硬度變化一個數(shù)。e值愈大，金屬的硬度愈低，反之則硬度愈高。    
    上述三個標(biāo)尺適用范圍如下：    
    HRA（金剛石圓錐壓頭）20-88    
    HRC（金剛石圓錐壓頭）20-70    
    HRB（直徑1.588mm鋼球壓頭）20-100    
    洛氏硬度試驗(yàn)是目前應(yīng)用很廣的方法，其中HRC在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中使用僅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料，它彌補(bǔ)了布氏法的不是，較布氏法簡便，可直接從硬度機(jī)的表盤讀出硬度值。但是，由于其壓痕小，故硬度值不如布氏法準(zhǔn)確。    
    C、維氏硬度（HV）    
    維氏硬度試驗(yàn)也是一種壓痕試驗(yàn)方法，是將一個相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗(yàn)力（F）壓入試驗(yàn)表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力，測量壓痕兩對角線長度。    
    維氏硬度值是試驗(yàn)力除以壓痕表面積所得之商，其計(jì)算公式為：    
    式中：HV--維氏硬度符號，N/mm2(MPa)；    
    F--試驗(yàn)力，N；    
    d--壓痕兩對角線的算術(shù)平均值，mm。    
    維氏硬度采用的試驗(yàn)力F為5（49.03）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、100（980.7）Kgf(N)等六級，可測硬度值范圍為5～1000HV。    
    表示方法舉例：640HV30/20表示用30Kgf（294.2N）試驗(yàn)力保持20S（秒）測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa)。    
    維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優(yōu)點(diǎn)，而克服了它們的基本缺點(diǎn)，但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中很少用。    
    ⑥沖擊韌性指標(biāo)    
    沖擊韌性是反映金屬材料對外來沖擊負(fù)荷的抵抗能力，一般由沖擊韌性值（ak）和沖擊功（Ak）表示，其單位分別為J/cm2和J（焦耳）。    
    沖擊韌性或沖擊功試驗(yàn)（簡稱"沖擊試驗(yàn)"），因試驗(yàn)溫度不同而分為常溫、低溫和高溫沖擊試驗(yàn)三種；若按試樣缺口形狀又可分為"V"形缺口和"U"形缺口沖擊試驗(yàn)兩種。    
    沖擊試驗(yàn)：用一定尺寸和形狀（10×10×55mm）的試樣（長度方向的中間處有"U"型或"V"型缺口，缺口深度2mm）在規(guī)定試驗(yàn)機(jī)上受沖擊負(fù)荷打擊下自缺口處折斷的實(shí)驗(yàn)。    
    A、沖擊吸收功Akv(u)--具有一定尺寸和形狀的金屬式樣，在沖擊負(fù)荷作用下折斷時所吸收的功。單位為焦耳（J）或Kgf . m。    
    B、沖擊韌性值akv(u)--沖擊吸收功除以試樣缺口處底部橫截面積所得的商。單位為焦耳/厘米2（J/cm2）或公斤力 . 米/厘米2（Kgf . m/cm2）。計(jì)算公式為：    
    式中：Akv(u)--試樣折斷時所吸收的功，Kgf . m（J）；    
    S --試樣缺口處底部橫截面面積，cm2。    
    常溫沖擊試驗(yàn)溫度為20±50C；低溫沖擊試驗(yàn)溫度范圍為<15～-1920C；高溫沖擊試驗(yàn)溫度范圍為35～10000C。    
    低溫沖擊試驗(yàn)所用冷卻介質(zhì)一般為無毒、安全、不腐蝕金屬和在試驗(yàn)溫度下不凝固的液體或氣體。如無水乙醇（酒精）、固態(tài)二氧化碳（干冰）或液氮霧化氣（液氮）等。