更换孔型原则有哪些?
无论是穿孔机、轧管机还是定、减径机,它们的孔型设计都是以轧制表为依据来进行的,存轧制表中明确规定了从穿孔到连轧,再到定、减径这三道工序中的每一个工序之总的减径量与减壁量,各工序总的延伸系数与管坯、毛管、荒管与成品管的断面积,这些原始数据是孔型设计的最基本依据。具体到连轧管这道工序的孔型设计,无论连轧管机用的是二辊式还是三辊式,全浮芯棒、半浮芯捧还是限动芯棒,解析经验法还是其他什么方法,它们都具有以下的共同点。(1)孔型系列选样基本上都有三种:椭圆孔型系列、圆孔型系列、椭圆-圆混合孔型系列。椭圆孔型能促进金属的宽展,在钢管与芯棒间易形成间隙,容易脱棒,但是不易得到壁厚均匀的钢管,不利于延伸。圆孔型有利于延伸,能得到几何尺寸比较精确的钢管,但脱棒比较困难。因此选择什么样的孔型还与脱棒方式有关。对于二辊式,孔型有侧壁,孔型侧壁有圆弧形、直线形或无侧壁形。前部机架一般采用较大的侧壁角,后面机架侧壁角逐渐减小,侧壁角可大到40°~50°限动芯棒一般都采用圆弧侧壁的椭圆-圆混合孔型系列。圆弧侧壁椭圆孔型系列易于适应来料外径的波动,可任大减径量下实现较大的延伸和宽展,孔型磨损也较无侧壁的椭圆扎型均匀,磨损后的孔型可通过调整辊缝来补偿,在钢管和芯棒间易形成间隙,有利于脱棒。带圆弧侧壁的圆孔型或偏心距较小的带圆弧侧壁的椭圆孔型应力分布与变形分布都比椭圆孔型均匀,有利于减壁变形和减轻缺陷的产生,经常用在主要是减壁变形的中间机架,无侧壁的圆孔型一般用在最后精轧,以保证成品管的尺寸精度。(2)变形量分配上都要分别考虑外径的变形分配(即每一架孔型的延伸系数的分配)和壁厚变形的分配。一般,头一二架应是大减径量,使荒管减径并与芯棒接触和紧贴,中间机架应是夫减壁量,最后两架应考虑到轧制精度和脱棒间隙,一般变形量很微小,接近于零。根据上述原则分配各架的延伸系数并按机架分配减壁率。(3)通常连轧管机是以一种或量种外径和多种壁厚的荒管提供给张力减径机的。同一种外径都是在同一套孔型里生产,而不同的壁厚则是通过采用不同直径的芯棒来获得的。每一套孔型是根据该孔型能轧制的最薄壁管(即按最大延伸系数)设计的孔型设计时应首先确定出下列参数:最大延伸系数、荒管外径、可生产的最薄荒管壁厚、芯棒与荒管之间的间隙、脱棒间隙。(4)对二辊式钢管连轧机,钢管断面的宽展存孔型设计中占有特别重要的位置。宽展值与钢管形状和侧壁值有密切关系,在非接触区(中钢管的宽展主要取决于侧壁的形状和在孔型中的压下量,非接触区的大小与侧壁大小、机架间相互作用力和在芯棒上的接触摩擦力有关,非接触区的增大是形成严重壁厚不均和直径偏差的原因,在这里如果设计不当常常会引起孔型的过充满和产生纵向增厚(耳子)的轧制缺陷,为避免上述缺陷,在孔型设计中不得不借助侧壁来扩展孔型,使孔型中减壁区(孔型顶部管子与轧辊和芯棒接触部分)和侧壁区(即管子不和芯棒接触的非接触区)的钢管断面面积有一个合适的比例,(5)孔型图设计出后都要根据实际的孔型断面积校核各架的延伸帛是否与预先分配的各架延伸率相符,并进行相应的修改,对修改后的延伸系散要校核是否满足体积不变定律,即各架道次延伸率的连乘积是否恒等于轧制表所规定的总延伸率。此外还应校核是否满足咬入条件和是否产生过充满与欠充满。最后还应对确定了的各架孔进行轧制力与力矩计算,以保证各架的力能参数值都在安全系数以内。(6)钢管在单机架轧制时一般是不存存张力与推力问题的,而在连轧时由于各架的轧辊转速可调,有可能在机架之间产生张力和推力。各机架之间的张力和推力会影响壁厚和直径沿管子长度方向的分布,为厂避免沿管长方向的壁厚不均和外径偏差过大,一般连轧过程除了存最后一架为便于脱芯棒,增加芯棒与管子的间隙而给予一定的推力外,其余机架之间最好无张力与推力。钢管连轧的孔型设计是存不考虑张力与推力作用的情况下进行的。(7)表面上看,孔型尺寸是由选定的延伸系数所确定,除第一架和终轧机架外,
椭圆孔。椭圆成品孔型的设计更能实现对钢管外径精度的有效控制,并能有效提高孔型使用寿命,即成品圆孔型,但这种成品圆孔型的使用寿命往往比较低。椭圆形是由圆形变成的长圆形,比圆形扁,叶片中部宽而两端较狭,两侧叶缘成弧形,称为椭圆形叶。
由整块金属制成的,表面上没有接缝的钢管,称为无缝钢管。根据生产方法,无缝管分热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管等。按照断面形状,无缝钢管分圆形和异形两种,异形管有方形、椭圆形、三角形、六角形、瓜子形、星形、 带翅管多种复杂形状。最大直径达650mm,最小直径为 0.3mm。根据用途不同, 有厚壁管和薄壁管。无缝钢管主要用做石油地质钻探管、石油化工用的裂化管、锅 炉管、轴承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构钢管。
基本介绍中文名 : 无缝钢管 外文名 :Seamless steel tube 作用 : 输送流体 特点 :表面上没有接缝 常备资源材质 : 10#、20#、35#、45#、16Mn 分类 :圆形和异形 学科 :轧钢技术 分类,用途,生产工艺,力学性能指标,质量要求, 分类 沿其横截面的周边上无接缝的钢管。根据生产方法不同分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管等,均有各自工艺规定。材质有普通和优质碳素结构钢(Q215-A~Q275-A和10~50号钢)、低合金钢(09MnV、16Mn等)、合金钢、不锈耐酸钢等。按用途分为一般用途的(用于输水、气管道和结构件、机械零件)和专用的(用于锅炉、地质勘探、轴承、耐酸等)两类。 用途无缝钢管用途很广泛。一般用途的无缝钢管由普通的碳素结构钢、低合金结构钢或合金结构钢轧制,产量最多,主要用作输送流体的管道或结构零件。.2、根据用途不同分三类供应:a、按化学成分和机械性能供应;b、按机械性能供应;c、按水压试验供应。按a、b类供应的钢管,如用于承受液体压力,也要进行水压试验。3、专门用途的无缝管有锅炉用无缝管、化工电力用,地质用无缝钢管及石油用无缝管等多种。 无缝钢管 无缝钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材。 广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、脚踏车架以及建筑施工中用的钢脚手架等用钢管制造环形零件,可提高材料利用率,简化制造工序,节约材料和加工工时,已广泛用钢管来制造。 生产工艺 ①热轧无缝钢管主要生产工序(△主要检验工序): 管坯准备及检查△→管坯加热→穿孔→轧管→钢管再加热→定(减)径→热处理△→成品管矫直→精整→检验△(无损、理化、台检) →入库 ②冷轧(拔)无缝钢管主要生产工序: 坯料准备→酸洗润滑→冷轧(拔)→热处理→矫直→精整→检验 一般的无缝钢管的生产工艺可以分为冷拔与热轧两种,冷轧无缝钢管的生产流程一般要比热轧要复杂,管坯首先要进行三辊连轧,挤压后要进行定径测试,如果表面没有回响裂纹后圆管要经过割机进行切割,切割成长度约一米的坯料。然后进入退火流程,退火要用酸性液体进行酸洗,酸洗时要注意表面是否有大量的起泡产生,如果有大量的起泡产生说明钢管的质量达不到相应的标准。外观上冷轧无缝钢管要短于热轧无缝钢管,冷轧无缝钢管的壁厚一般比热轧无缝钢管要小,但是表面看起来比厚壁无缝钢管更加明亮,表面没有太多的粗糙,口径也没有太多的毛刺。 热轧无缝钢管的交货状态一般是热轧状态经过热处理后进行交货。热轧无缝钢管在经过质检后要经过工作人员的严格的手工挑选,在质检后要进行表面涂油,然后紧接着是多次的冷拔实验,热轧处理后要进行穿孔的实验,如果穿孔扩径过大就要进行矫直矫正。在矫直后再由传送装置传送到探伤机进行探伤实验,最后贴上标签、进行规格编排后放置到到仓库当中。 圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径(或减径)→冷却→矫直→水压试验(或探伤)→标记→入库 无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管的规格用外径*壁厚毫米数表示。 热轧无缝管外径一般大于32mm,壁厚2.5-200mm,冷轧无缝钢管外径可以到6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外径可到5mm壁厚小于0.25mm,冷轧比热轧尺寸精度高。 一般用无缝钢管是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合结钢热轧或冷轧制成的。10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。45、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件,如汽车、拖拉机的受力零件。一般用无缝钢管要保证强度和压扁试验。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货;冷轧以热处理状态交货。 热轧,顾名思义,轧件的温度高,因此变形抗力小,可以实现大的变形量。以钢板的轧制为例,一般连铸坯厚度在230mm左右,而经过粗轧和精轧,最终厚度为1~20mm。同时,由于钢板的宽厚比小,尺寸精度要求相对低,不容易出现板形问题,以控制凸度为主。对于组织有要求的,一般通过控轧控冷来实现,即控制精轧的开轧温度、终轧温度.圆管坯→加热→穿孔→打头→退火→酸洗→涂油(镀铜)→多道次冷拔(冷轧)→坯管→热处理→矫直→水压试验(探伤)→标记→入库。 力学性能指标 钢材力学性能是保证钢材最终使用性能(机械性能)的重要指标,它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中,根据不同的使用要求,规定了拉伸性能(抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率)以及硬度、韧性指标,还有用户要求的高、低温性能等。 ①抗拉强度(σb) 试样在拉伸过程中,在拉断时所承受的最大力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度(σb),单位为N/mm 2 (MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。 ②屈服点(σs) 具有屈服现象的金属材料,试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力,称屈服点。若力发生下降时,则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm 2 (MPa)。 上屈服点(σsu):试样发生屈服而力首次下降前的最大应力; 下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的最小应力。 屈服点的计算公式为: 式中:Fs--试样拉伸过程中屈服力(恒定),N(牛顿)So--试样原始横截面积,mm 2 。 ③断后伸长率(σ) 在拉伸试验中,试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比,称为伸长率。以σ表示,单位为%。计算公式为:σ=(Lh-Lo)/L0*100% 式中:Lh--试样拉断后的标距长度,mm; L0--试样原始标距长度,mm。 ④断面收缩率(ψ) 在拉伸试验中,试样拉断后其缩径处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比,称为断面收缩率。以ψ表示,单位为%。计算公式如下: 式中:S0--试样原始横截面积,mm 2 ; S1--试样拉断后缩径处的最少横截面积,mm 2 。 ⑤硬度指标 金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。 A、布氏硬度(HB) 用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示,单位为N/mm 2 (MPa)。 其计算公式为: 式中:F--压入金属试样表面的试验力,N; D--试验用钢球直径,mm; d--压痕平均直径,mm。 测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm 2 (MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途最广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观,又方便。 举例:120HBS10/1000/30:表示用直径10mm钢球在1000Kgf(9.807KN)试验力作用下,保持30s(秒)测得的布氏硬度值为120N/ mm 2 (MPa)。 质量要求 (一) 质量要求 ①钢的化学成分:钢的化学成分是影响无缝钢管性能最主要的因素之一,也是制定轧管工艺参数和钢管热处理工艺参数的主要依据。 a. 合金元素:有意加入,根据用途 b. 残余元素:炼钢带入,适当控制 c. 有害元素:严格控制(As、Sn、Sb、Bi、Pb),气体(N、H、O) 炉外精炼或电渣重熔:提高钢中化学成分的均匀性和钢的纯净度,减少管坯中的非金属夹杂物并改善其分布形态。 ②钢管几何尺寸精度和外形 a. 钢管外径精度:取决于定(减)径方法、设备运转情况、工艺制度等。 外径允许偏差 δ=(D-Di)/Di ×100% D: 最大或最小外径mm Di:名义外径mm b. 钢管壁厚精度:与管坯的加热质量,各变形工序的工艺设计参数和调整参数,工具质量及其润滑质量等有关 壁厚允许偏差: ρ=(S-Si)/Si×100% S:横截面上最大或最小壁厚 Si:名义壁厚mm C.钢管椭圆度:表示钢管的不圆程度。 d. 钢管长度:正常长度、定(倍)尺长度、长度允许偏差 e. 钢管弯曲度:表示钢管的弯度:每米钢管长度的弯曲度、钢管全长的弯曲度 f. 钢管端面切斜度:表示钢管端面与钢管横截面的倾斜程度 g. 钢管端面坡口角度和钝边 5.钢管表面质量:表面光洁要求 a. 危险性缺陷:裂纹、内折、外折、轧破、离层、结疤、拉凹、凸包等。 b. 一般性缺陷:麻坑、青线、划伤、碰伤、轻微的内、外直道、辊印等。 产生原因: ① 由于管坯的表面缺陷或内部缺陷所带来的。 ② 生产过程中产生的,如轧制工艺参数设计不正确,模具表面不光滑,润滑条件不好,孔型设计及调整不合理。 ③ 管坯(钢管)在加热轧制,热处理以及矫直过程中,如果因为加热温度控制不当,变形不均匀,加热冷却速度不合理或矫直变形量太大而产生过大的残余应力,那么也有可能导致钢管产生表面裂纹。 6.钢管理化性能:常温力学性能、高温力学性能、低温性能、抗腐蚀性能。钢管的理化性能主要取决于钢的化学成分,组织结构和钢的纯净度以及钢管的热处理方式等。 7.钢管工艺性能:压扁、扩口、卷边、弯曲、焊接等。 8.钢管金相组织:低倍组织(巨观)、高倍组织(微观) M、B、P、F、A、S 9.钢管特殊要求:契约附属档案、技术协定。 (二)无缝钢管质量检验方法: 1.化学成分分析:化学分析法、仪器分析法(红外C—S仪、直读光谱仪、zcP等)。 ①红外C—S仪:分析铁合金,炼钢原材料,钢铁中的C、S元素。 ②直读光谱仪:块状试样中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi ③N—0仪:气体含量分析N、O 2.钢管几何尺寸及外形检查: ①钢管壁厚检查:千分尺、超声测厚仪,两端不少于8点并记录。 ②钢管外径、椭圆度检查:卡规、游标卡尺、环规,测出最大点、最小点。 ③钢管长度检查:钢卷尺、人工、自动测长。 ④钢管弯曲度检查:直尺、水平尺(1m)、塞尺、细线测每米弯曲度、全长弯曲度。 ⑤钢管端面坡口角度和钝边检查:角尺、卡板。 3.钢管表面质量检查:100% ①人工肉眼检查:照明条件、标准、经验、标识、钢管转动。 ②无损探伤检查: a. 超音波探伤UT: 对于各种材质均匀的材料表面及内部裂纹缺陷比较敏感。 标准:GB/T 5777-1996 级别:C5级 b. 涡流探伤ET:(电磁感应) 主要对点状(孔洞形)缺陷敏感。 标准:GB/T 7735-2004 级别:B级 c. 磁粉MT和漏磁探伤: 磁力探伤,适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测。 标准:GB/T 12606-1999 级别: C4级 d. 电磁超音波探伤: 不需要耦合介质,可以套用于高温高速,粗燥的钢管表面探伤。 e. 渗透探伤: 萤光、着色、检测钢管表面缺陷。 4.钢管理化性能检验: ①拉伸试验:测应力和变形,判定材料的强度(YS、TS)和塑性指标(A、Z) 纵向,横向试样 管段、弧型、圆形试样(¢10、¢12.5) 小口径、薄壁 大口径、厚壁 定标距。 备注:试样断后伸长率与试样尺寸有关 GB/T 1760 ②冲击试验:CVN、缺口C型、V型、功J 值J/cm 2 标准试样10×10×55(mm) 非标试样5×10×55(mm) ③硬度试验:布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV等 ④液压试验:试验压力、稳压时间、 p=2Sδ/D 5.钢管工艺性能检验过程: ①压扁试验:圆形试样 C形试样(S/D>0.15) H=(1+2)S/(∝+S/D) L=40~100mm 单位长度变形系数=0.07~0.08 ②环拉试验:L=15mm 无裂纹为合格 ③扩口和卷边试验:顶心锥度为30°、40°、60° ④弯曲试验:可代替压扁试验(对大口径管而言) 6.钢管金相分析: ①高倍检验(微观分析):非金属夹杂物100x GB/T 10561 晶粒度:级别、级差 组织:M、B、S、T、P、F、A-S 脱碳层:内、外。 A法评级:A类-硫化物 B类-氧化物 C类-矽酸盐 D-球状氧化 DS类。 ②低倍试验(巨观分析):肉眼、放大镜10x以下。 a. 酸蚀检验法。 b. 硫印检验法(管坯检验,显示低培组织及缺陷,如疏松、偏析、皮下气泡、翻皮、白点、夹杂物等。 c. 塔形发纹检验法:检验发纹数量、长度及分布。 (三)中国现行无缝钢管标准: 1.现行无缝钢管标准:共有47项 其中:GB 25 项 HB 3 项 特殊用途19项;基础 2项 产品 45项 2.常用标准: ① GB/T 2102-2006 钢管的验收、包装、标志和质量证明书。 ② GB/T 17395-2008 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差。 ③ GB 5310-2008 高压锅炉用无缝钢管。 ④ GB 9948-2013 石油裂化用无缝钢管。 ⑤ GB 6479-2013 高压化肥设备用无缝钢管。 ⑥GB 18248-2008 气瓶用无缝钢管。
在管道上开孔的形状,应与所联接管道接口的包络线形状基本相符,并根据设计要求进行补强。
疏放水及仪表管等的开孔位置不宜在焊缝上,其与任何管子圆周焊缝距离不宜小于孔径,且不小于50mm。
管道上开孔尺寸,应根据实际需要,不得过大或过小。 5.3.4不得在管子弯头以及三通处开孔。
疏放水及仪表管等在压力管道上开孔时,应采用机械钻孔,不得采用火焰割孔。 5.3.6开孔后必须将内部清理干净,不得遗留钻屑或其它杂物。
疏放水及仪表管插入开孔内的位置无指定深度要求时不超过母管内壁。 5.3.8开孔后应立即安装仪表或疏放水短管及管座,以免孔口因遗漏造成失误。 5.3.9禁止在已安装好的衬胶管道上面钻孔。
油管道清扫封闭后不得再在上面钻孔,否则必须重新清理、检查和封闭。
(一)质量要求
①钢的化学成分:钢的化学成分是影响无缝钢管性能最主要的因素之一,也是制定轧管工艺参数和钢管热处理工艺参数的主要依据。
a. 合金元素:有意加入,根据用途
b. 残余元素:炼钢带入,适当控制
c. 有害元素:严格控制(As、Sn、Sb、Bi、Pb),气体(N、H、O)
炉外精炼或电渣重熔:提高钢中化学成分的均匀性和钢的纯净度,减少管坯中的非金属夹杂物并改善其分布形态。
②钢管几何尺寸精度和外形
a. 钢管外径精度:取决于定(减)径方法、设备运转情况、工艺制度等。
外径允许偏差 δ=(D-Di)/Di ×100% D: 最大或最小外径mm
Di:名义外径mm
b. 钢管壁厚精度:与管坯的加热质量,各变形工序的工艺设计参数和调整参数,工具质量及其润滑质量等有关
壁厚允许偏差: ρ=(S-Si)/Si×100% S:横截面上最大或最小壁厚
Si:名义壁厚mm
C.钢管椭圆度:表示钢管的不圆程度。
d. 钢管长度:正常长度、定(倍)尺长度、长度允许偏差
e. 钢管弯曲度:表示钢管的弯度:每米钢管长度的弯曲度、钢管全长的弯曲度
f. 钢管端面切斜度:表示钢管端面与钢管横截面的倾斜程度
g. 钢管端面坡口角度和钝边
5.钢管表面质量:表面光洁要求
a. 危险性缺陷:裂纹、内折、外折、轧破、离层、结疤、拉凹、凸包等。
b. 一般性缺陷:麻坑、青线、划伤、碰伤、轻微的内、外直道、辊印等。
产生原因:
① 由于管坯的表面缺陷或内部缺陷所带来的。
② 生产过程中产生的,如轧制工艺参数设计不正确,模具表面不光滑,润滑条件不好,孔型设计及调整不合理。
③ 管坯(钢管)在加热轧制,热处理以及矫直过程中,如果因为加热温度控制不当,变形不均匀,加热冷却速度不合理或矫直变形量太大而产生过大的残余应力,那么也有可能导致钢管产生表面裂纹。
6.钢管理化性能:常温力学性能、高温力学性能、低温性能、抗腐蚀性能。钢管的理化性能主要取决于钢的化学成分,组织结构和钢的纯净度以及钢管的热处理方式等。
7.钢管工艺性能:压扁、扩口、卷边、弯曲、焊接等。
8.钢管金相组织:低倍组织(宏观)、高倍组织(微观) M、B、P、F、A、S
9.钢管特殊要求:合同附件、技术协议。
(二)无缝钢管质量检验方法:
1.化学成分分析:化学分析法、仪器分析法(红外C—S仪、直读光谱仪、zcP等)。
①红外C—S仪:分析铁合金,炼钢原材料,钢铁中的C、S元素。
②直读光谱仪:块状试样中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi
③N—0仪:气体含量分析N、O
2.钢管几何尺寸及外形检查:
①钢管壁厚检查:千分尺、超声测厚仪,两端不少于8点并记录。
②钢管外径、椭圆度检查:卡规、游标卡尺、环规,测出最大点、最小点。
③钢管长度检查:钢卷尺、人工、自动测长。
④钢管弯曲度检查:直尺、水平尺(1m)、塞尺、细线测每米弯曲度、全长弯曲度。
⑤钢管端面坡口角度和钝边检查:角尺、卡板。
3.钢管表面质量检查:100%
①人工肉眼检查:照明条件、标准、经验、标识、钢管转动。
②无损探伤检查:
a. 超声波探伤UT:
对于各种材质均匀的材料表面及内部裂纹缺陷比较敏感。
标准:GB/T 5777-1996 级别:C5级
b. 涡流探伤ET:(电磁感应)
主要对点状(孔洞形)缺陷敏感。 标准:GB/T 7735-2004
级别:B级
c. 磁粉MT和漏磁探伤:
磁力探伤,适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测。
标准:GB/T 12606-1999 级别: C4级
d. 电磁超声波探伤:
不需要耦合介质,可以应用于高温高速,粗燥的钢管表面探伤。
e. 渗透探伤:
荧光、着色、检测钢管表面缺陷。
4.钢管理化性能检验:
①拉伸试验:测应力和变形,判定材料的强度(YS、TS)和塑性指标(A、Z)
纵向,横向试样 管段、弧型、圆形试样(¢10、¢12.5)
小口径、薄壁 大口径、厚壁 定标距。
备注:试样断后伸长率与试样尺寸有关 GB/T 1760
②冲击试验:CVN、缺口C型、V型、功J 值J/cm2
标准试样10×10×55(mm) 非标试样5×10×55(mm)
③硬度试验:布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV等
④液压试验:试验压力、稳压时间、 p=2Sδ/D
5.钢管工艺性能检验过程:
①压扁试验:圆形试样 C形试样(S/D>0.15) H=(1+2)S/(∝+S/D)
L=40~100mm 单位长度变形系数=0.07~0.08
②环拉试验:L=15mm 无裂纹为合格
③扩口和卷边试验:顶心锥度为30°、40°、60°
④弯曲试验:可代替压扁试验(对大口径管而言)
6.钢管金相分析:
①高倍检验(微观分析):非金属夹杂物100x GB/T 10561 晶粒度:级别、级差
组织:M、B、S、T、P、F、A-S
脱碳层:内、外。
A法评级:A类-硫化物 B类-氧化物 C类-硅酸盐 D-球状氧化 DS类。
②低倍试验(宏观分析):肉眼、放大镜10x以下。
a. 酸蚀检验法。
b. 硫印检验法(管坯检验,显示低培组织及缺陷,如疏松、偏析、皮下气泡、翻皮、白点、夹杂物等。
c. 塔形发纹检验法:检验发纹数量、长度及分布。
(三)中国现行无缝钢管标准:
1.现行无缝钢管标准:共有47项 其中:GB 25 项 HB 3 项 特殊用途19项;基础 2项 产品 45项
2.常用标准:
① GB/T 2102-2006 钢管的验收、包装、标志和质量证明书。
② GB/T 17395-2008 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差。
③ GB 5310-2008 高压锅炉用无缝钢管。
④ GB 9948-2013 石油裂化用无缝钢管。
⑤ GB 6479-2013 高压化肥设备用无缝钢管。
⑥GB 18248-2008 气瓶用无缝钢管。
1) 变性制度
在一定的轧制条件下,完成从坯料到成品的变形过程称为变形制度。其主要内容是确定总的变形量和道次变形量。变形量的分配是工艺设计的重要参数,它是轧制设备选择和辊型设计的主要依据。变形制度轧机产量、产品质量起重要的作用。
初轧机的压下规程、型钢轧机的孔型设计、钢板轧制的压下规程以及钢管轧机制表的部分内容都属于变形制度。
2)速度制度
速度制度的主要内容是选择轧制速度,也就是确定各道次的轧制速度以及每道中不同阶段的速度。轧制速度高,轧机产量就大。因此提高轧制速度是现代轧机提高生产率的主要途径之一。但是轧制速度的提高受到轧机结构及其强度、电机能力、机械化与自动化水平等一系列因素的限制。
初轧机的速度规程、连轧机各架速度的确定,以及不调速轧机制速度的确定都属于速度轧制内容。
3)温度制度
温度制度规定了轧制时温度区间,即开轧温度和终轧温度。温度制度是否合理对轧机产量、设备安全及产品质量有直接影响。
1.热轧(挤压无缝钢管):圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径(或减径)→冷却→矫直→水压试验(或探伤)→标记→入库
2.冷拔(轧)无缝钢管:圆管坯→加热→穿孔→打头→退火→酸洗→涂油(镀铜)→多道次冷拔(冷轧)→坯管→热处理→矫直→水压试验(探伤)→标记→入库
力学性能
钢材力学性能是保证钢材最终使用性能(机械性能)的重要指标,它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中,根据不同的使用要求,规定了拉伸性能(抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率)以及硬度、韧性指标,还有用户要求的高、低温性能等。
①抗拉强度(σb)
试样在拉伸过程中,在拉断时所承受的最大力(Fb),出以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度(σb),单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为:
式中:Fb--试样拉断时所承受的最大力,N(牛顿); So--试样原始横截面积,mm2。
②屈服点(σs)
具有屈服现象的金属材料,试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力,称屈服点。若力发生下降时,则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2(MPa)。
上屈服点(σsu):试样发生屈服而力首次下降前的最大应力; 下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的最小应力。
屈服点的计算公式为:
式中:Fs--试样拉伸过程中屈服力(恒定),N(牛顿)So--试样原始横截面积,mm2。
③断后伸长率(σ)
在拉伸试验中,试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比,称为伸长率。以σ表示,单位为%。计算公式为:
式中:L1--试样拉断后的标距长度,mm; L0--试样原始标距长度,mm。
④断面收缩率(ψ)
在拉伸试验中,试样拉断后其缩径处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比,称为断面收缩率。以ψ表示,单位为%。计算公式如下:
式中:S0--试样原始横截面积,mm2; S1--试样拉断后缩径处的最少横截面积,mm2。
⑤硬度指标
金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。
A、布氏硬度(HB)
用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示,单位为N/mm2(MPa)。
其计算公式为:
式中:F--压入金属试样表面的试验力,N; D--试验用钢球直径,mm; d--压痕平均直径,mm。
测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途最广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观,又方便。
举例:120HBS10/1000130:表示用直径10mm钢球在1000Kgf(9.807KN)试验力作用下,保持30s(秒)测得的布氏硬度值为120N/ mm2(MPa)。
钢管分为无缝钢管和焊接钢管。无缝钢管生产过程是将实心管坯或钢锭穿成空心的毛管,然后再将其轧制成所要求尺寸的钢管。采用的穿孔和轧管方法不同,就构成了生产无缝钢管的不同方法。
焊接钢管生产过程是将管坯(钢板或带钢)弯曲成管状,再把缝隙焊接起来成为钢管。因采用的成型和焊接方法不同,就构成了生产焊接钢管的不同方法。