为什么钢管焊接处容易生锈
焊接的时候是有热输入的,钢管在空气中,高温的时候比常温更容易氧化,
再次就是钢管供货状态下,表面已经有一层致密的氧化层,可以阻止或降低深层的金属与空气接触,焊接的时候由于打磨。热量输入,破坏了原有的氧化层,进而容易被氧化,
1、内折
特征:在钢管的内表面上呈现直线或螺旋、半螺旋形的锯齿状缺陷。
产生原因:
1)管坯:中心疏松、偏析;缩孔残余严重;非金属夹杂物超标。
2)管坯加热不均、温度过高或过低、加热时间过长。
3)穿孔区域:顶头磨损严重;穿孔机参数调整不当;穿孔辊老化等。
检判:钢管内表面不允许存在内折,管端内折应修磨或再切,修磨处壁厚实际值不得小于标准要求最小值;通长内折判废。
2、内结疤
特征:钢管内表面呈现斑疤,一般不生根易剥落。
产生原因:
1)石墨润滑剂中带有杂质。
2)荒管后端铁耳,被压入钢管内壁等。
检判:钢管内表面不允许存在,管端处应修磨及再切,修磨深度不应超标准要求负偏差,实际壁厚不得小于标准要求最小值;通长内结疤判废。
3、翘皮
特征:钢管内表面呈现直线或断续指甲状翘起的小皮。多出现在毛管头部,且易于剥落。
产生原因:
1)穿孔机调整参数不当。
2)顶头粘钢。
3)荒管内氧化铁皮堆积等。
检判:钢管内表面允许存在无根易剥落(或在热处理时可烧掉)的翘皮。对有根的翘皮应修磨或切除。
4、内直道
特征:在钢管内表面存在具有一定宽度和深度的直线形划伤。
产生原因:
1)轧制温度低,芯棒粘有金属硬物。
2)石墨中含有杂质等。
检判:
1)套管和普管允许深度不超过5%(压力容器类最大深度0.4mm)的内直道存在。
慎独超查德内直道应修磨、切除。
2)边缘尖锐的内直道应修磨平滑。
5、内棱
特征:在钢管内表面存在具有一定宽度和深度的直线形凸起。
产生原因:芯棒磨损严重,修磨出不圆滑或过深等。
检判:
1)套管、管线管允许存在高度不超过壁厚道8%,最大高度不超过0.8mm不影响通径的内棱存在。超差应修修磨及再切。
2)普管、管线管允许存在高度不超过壁厚8%(最大高度为0.8mm)的内棱存在。超差应修磨及再切。
3)对L2级(即N5)探伤要求钢管,内棱高度不得超过5%(最大高度为0.5mm)。超差应修磨及再切。
4)边线尖锐的内棱应修磨平滑。
6、内鼓包
特征:钢管内表面呈现有规律的凸超且外表面没有损伤。
产生原因:连轧辊修磨量过大或掉肉等。
检判:按照内棱要求检判。
7、拉凹
特征:钢管内表面呈现有规律或无规律地凹坑且外表面无损伤。
产生原因:
1)连轧调整不当,各架辊轧速不匹配。
2)管坯加热不均匀或温度过低。
3)轧制中心线偏离,钢管与连轧后辊道碰撞产生等(注:此种原因2003.1提出,原理尚在探讨)。
检判:不超过壁厚负偏差,实际壁厚大于壁厚要求最小值的拉凹允许存在。超标的拉凹应切除。(注:拉凹严重发展即为拉裂,此种伤应严格检验)。
8、内螺纹(此缺陷只在机组产生)
特征:钢管内表面有螺旋状痕迹,多出现在薄壁管内表面,有凹凸不平的明显手感。
产生原因:
1)斜轧工艺的固有缺陷。在轧管机工艺参数调整不当时,这种缺陷更为突出。
2)变形量分配不合理,减壁量过大。
3)轧型辊型配置不当。
检判:钢管内螺纹缺陷深度不大于0.3mm,且在一定的公差范围之内。
1)作为钢中的合金元素,其质量分数一般不低于0.4%,以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体中,能够缩小奥氏体相区。
2)提高退火、正火和淬火温度,在亚共析钢中提高淬透性。
3)硅不形成碳化物,可强烈地促进碳的石墨化,在硅含量较高的中碳钢和高碳钢中,如不含有强碳化物形成元素,易在一定温度下发生石墨化。
4)在渗碳钢中,硅能够减小渗碳层厚度和碳的浓度。
5)硅对钢液有良好的脱氧作用。
二、硅对钢的力学性能的影响
1)提高铁素体和奥氏体的硬度和强度,其作用较锰、镍、铬、钨、铝、钒等更强显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比,并提高疲劳强度。
2)硅的质量分数超过3%时,钢的塑性和韧性显著降低。
3)使钢中形成带状组织,造成横向性能低于纵向性能。
4)改善钢的耐磨性能。
三、硅对钢的物理、化学及加工工艺的影响
1)降低钢的密度、热导率、电导率和电阻温度系数。
2)硅钢片的涡流损耗量显著低于纯铁,矫顽力、磁阻和磁滞损耗较低磁导率和磁感强度较高。
3)提高高温时钢的抗氧化性能。
4)使钢的焊接性恶化。
5)硅的质量分数超过2.5%的钢,其塑性加工较为困难。
四、硅在钢中的应用
1)在普通低合金钢中可提高强度,改善局部腐蚀抗力,在调质钢中可提高淬透性和耐回火性,是多元合金结构中的主要合金组元之一。
2)硅硅的质量分数为0.5%-2.8%的SiMn或 SiMnB钢广泛用于高载荷弹簧材料,同时加入钨、钒、钼、铌、铬等强碳化物形成元素。
3)硅钢片是硅的质量分数为1.0%-4.5%的低碳钢和超低碳钢,用于电机和变压器。
4)在不锈钢和耐蚀钢中,与钼、钨、铬、铝、钛、氮等配合,提高耐蚀性和抗高温氧化性能。用不锈钢和耐蚀钢制作的雕像经久如新。
5)硅含量较高的石墨钢用于冷模具材料
参考资料:
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。 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: 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。
马氏体钢炼制工艺:
主要生产工艺有冶炼、热加工、冷加工、焊接、热处理和表面处理。
冶炼
一般采用真空感应炉熔炼加真空自耗炉重熔的双真空冶炼工艺。对于强度级别在1500MPa以下的钢种,可以采用非真空冶炼,或非真空冶炼加电渣重熔的工艺。但对高强度级别和用途重要的钢种,必须采用双真空冶炼工艺。在真空自耗重熔时,应严格控制电流和熔池温度,以免钢锭产生严重的枝状偏析。
热加工
马氏体时效钢在高温下具有良好的热塑性,其热加工性与1Crl8Ni9Ti大体相同。对于钛、钼含量较高的钢种,钢锭凝固时容易发生这些元素的微观偏析,热加工后形成各向异性的带状显微结构。减轻或消除微观偏析的有效措施,是选择合适的钢锭尺寸和热加工时进行充分的高温均质化处理。为了防止由于Ti(C,N)等化合物沿奥氏体晶界析出引起的高温缓冷脆性,热加工后应尽量避免工件在1100~750C温度区间内缓冷或停留。为了获得细晶粒和较佳力学性能,终锻应在较低温度下(950~850C),以较大的变形量(大于25%)完成。
冷加工
在固溶状态下冷加工性非常好。拉拔、冷轧、弯曲、深冲等加工都容易进行。钢的加工硬化指数为0.02~0.03,与普通钢相比低一个数量级。因此,加工过程中无需软化退火即可进行90%以上变形量的冷加工。
焊接
良好的焊接性是马氏体时效钢的优点之一。几乎所有的焊接工艺都能适用。焊丝成分与被焊钢成分基本相同,焊前不必预热,焊后不处理也不会产生裂纹,直接时效后,接头系数即可超过90%。
热处理
热处理工艺简单是马氏体时效钢的另一重要优点。钢经热加工后,在冷加工和时效强化之前应进行固溶处理。目的在于:溶解热加工后余留的沉淀物;使基体溶有充足的强化元素;并获得均匀的高位错密度的全马氏体组织。固溶温度通常采用820~840℃,固溶时间为每25ram厚度1h,固溶后空冷,冷却速度对组织和性能影响不大。马氏体时效钢的高强度是通过时效处理得到的。时效温度一般为480℃,强度级别高的钢种可采用510¨C,时效时间为3~6h,时效后空冷。时效后在马氏体基体上,析出大量弥散的和超显微的金属间化合物质点,使材料强度成倍提高而韧性损失较小。
马氏体时效钢的性能还可通过奥氏体形变,或马氏体形变,或两者结合得到提高。奥氏体形变处理使奥氏体晶粒尺寸减小到10um以下,从而得到具有一定延性的,强度大于3500MPa的马氏体时效钢。在固溶后和时效前进行的马氏体形变处理,由于产生更多的位错,通常可使强度提高200MPa。固溶前的马氏体形变,能细化奥氏体晶粒并增加钢时效后的强度。
马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。最先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath),但是在金相观察中(二维)通常表现为针状(needle-shaped),这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。马氏体的晶体结构为体心四方结构(BCT)。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
(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。
2、不同钢号的钢材或不同的性能要求,其保温温度均有不同,热处理一般有去应力退火、不完全退火、完全退火及正火几种方式。
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。