不锈钢管规格 S10SSS2"具体是什么意思
外径=2"(60.3mm) 壁厚=Sch10S(2.8mm)
每米的重量=(外径-壁厚)*壁厚*0.02491=(60.3-2.8)*2.8*0.02491=4.02
用你的米价除以4.01(每米的重量)就可以得出公斤价
如果是316L的材质 把0.02491系数改为0.02507即可
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)。
b、洛氏硬度(hk)
洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样,都是压痕试验方法。不同的是,它是测量压痕的深度。即,在初邕试验力(fo)及总试验力(f)的先后作用下,将压头(金钢厂圆锥体或钢球)压入试样表面,经规定保持时间后,卸除主试验力,用测量的残余压痕深度增量(e)计算硬度值。其值是个无名数,以符号hr表示,所用标尺有a、b、c、d、e、f、g、h、k等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为a、b、c,即hra、hrb、hrc。
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。
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、自行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。
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),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/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)。
无缝钢管力学性能之抗拉强度
序号 名 称 量的符号 单位符号 含 义
一 强度 强度指金属在外力作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力
1 抗拉强度 σb MPa 金属试样拉伸时,在拉断前所承受的最大负荷与试样原横截面面积之比称为抗拉强度 Pb σb=—— Fo 式中 Pb——试样拉断前的最大负荷(N) Fo——试样原横截面积(mm )
无缝钢管力学性能之抗弯强度
无缝钢管抗弯强度
抗弯强度 σbb MPa 试样在位于两支承中间的集中负荷作用下,使其折断时,折断截面所承受的最大正压力 8PL对圆试样:σbb=—— πd 8PL对矩形试样:σbb=—— 2bh式中 P——试样所承受最大集中载荷(N) L——两支承点间的跨距(mm) d——圆试样截面之外径(mm) b——矩形截面试样之宽度(mm) h——矩形截面试样之宽度(mm)
提供分类
产品名称 现货材质 执行标准 现货规格 产品应用
高压化肥管 10 20 16Mn GB6479-2000 ∮8-1240*1-200 适用于工作温度为-40--400℃工作压力为10-32Mpa的化工设备及管道
输送流体管 10#、20# ASTM A106A,B,C、A53A,B 16Mn<Q345A.B.C.D.E> GB/T8163-2008 ASTM A106 ASTM A53 ∮8-1240*1-200 适用于输送流体的一般无缝钢管
一般结构管 10#、20#、45#、27SiMn ASTM A53A,B 16Mn<Q345A,B,C,D,E> GB/T8162-2008 GB/T17396-2009 ASTM A53 ∮8-1240*1-200 适用于一般结构,工程支架、机械加工等
石油套管 J55、K55、N80、L80 C90、C95、P110 API SPEC 5CT ISO11960 ∮60.23-508.00 *4.24-16.13 油管用于油井中抽取石油或天然气套管用作油气井的井壁
无缝钢管用途
1.建筑类的有:底下管道输送最多较多、盖楼时抽取地下水、锅炉热水输送用等。
2.机械加工、轴承套、加工机械配件等。
3.电气类的:燃气输送、水发电流体管道。
4.风力发电厂防静电管等。
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)。
布氏硬度
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:F/π(d/2)2
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。布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢,采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测,由于压痕较大,一般不用于成品检测。
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/ mm2(MPa)。
以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
洛氏硬度
洛氏硬度试验采用三种试验力,三种压头,它们共有9种组合,对应于洛氏硬度的9个标尺。这9个标尺的应用涵盖了几乎所有常用的金属材料。最常用标尺是HRC、HRB和HRF,其中HRC标尺用于测试淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢。这是金属加工行业应用最多的硬度试验方法。HRB标尺用于测试各种退火钢、正火钢、软钢、部分不锈钢及较硬的铜合金。HRF标尺用于测试纯铜、较软的铜合金和硬铝合金。HRA标尺尽管也可用于大多数黑色金属,但是实际应用上一般只限于测试硬质合金和薄硬钢带材料。
表面洛氏硬度试验采用三种试验力,两种压头,它们有6种组合,对应于表面洛氏硬度的6个标尺。表面洛氏硬度试验是对洛氏硬度试验的一种补充,在采用洛氏硬度试验时,当遇到材料较薄,试样较小,表面硬化层较浅或测试表面镀覆层时,就应改用表面洛氏硬度试验。这时采用与洛氏硬度试验相同的压头,采用只有洛氏硬度试验几分之一大小的试验力,就可以在上述试样上得到有效的硬度试验结果。表面洛氏硬度的N标尺适用于类似洛氏硬度的HRC、HRA和HRD测试的材料;T标尺适用于类似洛氏硬度的HRB、HRF和HRG测试的材料。
HRC标尺的使用范围是20~70HRC,当硬度值小于20HRC时,因为压头的圆锥部分压入太多,灵敏度下降,这时应改用HRB标尺。尽管HRC标尺被规定的上限值为70HRC,但是当试样硬度大于67HRC时,压头尖端承受的压力过大,金刚石容易损坏,压头寿命会大大缩短,因此一般应改用HRA标尺。
HRA标尺的使用范围是20-88HRA,由美国标准ASTM E140可以获得以下换算关系:
27HRA≈30HRB
60HRA≈100HRB≈20HRC
85.6HRA≈68HRC
一、PB与聚丙烯PPR的比较
1. 一般物理性能对比:
导热性
(瓦/米,度) 膨胀量
(毫米/米,度) 膨胀力
(50度温差) 噪音
(米/秒)
聚丙烯(PPR) 0.25 0.18 178公斤 1150
聚丁烯(PB) 0.22 0.13 48公斤 620
从以上对比可以看出:
聚丁烯PB的导热系数(0.22)比聚丙烯PPR(0.25)小,因此在对保温材料的要求上聚丁烯比聚丙烯低;
聚丁烯PB(0.13)的热膨胀系数小于聚丙烯PPR(0.18)。在50度温差时的膨胀力PP—C/R是PB的3倍以上,也就是说在热水使用中,PPR膨胀量比PB大,膨胀弯做的更多;
噪音PPR约是PB的2倍。
2. PB与PPR应用于热水供水系统中的性能比较
塑料管材的优劣取决于它的耐老化性能。而耐老化性能受管材内通过的流体的温度和压力的影响。塑料管材的环应力曲线是塑料管材的耐温耐压性能,也就是耐老化性能的直接体现。以下是ISO和DIN标准中PPR、PB的环应力曲线。
通过聚丙烯(PPR)温度—压力—寿命曲线图ISO/DIS15874.1和聚丁烯(PB)温度—压力—寿命曲线图ISO/DIS15876的比较可得出如下结论:
GF+PB聚丁烯的耐老化性能优于聚丙烯。
从直观上来看,PPR的环应力曲线比PB的要陡得多。即在一定的温度和环应力下,PPR要老化快的多。
由下表中可以看到:在70度水温的使用条件下,PPR的耐压能力在头5年内衰减一半以上,五年以后的耐压能力只有3—4N/m㎡。PB 的耐压能力在50年内只衰减25%,50年时仍可耐压7.5N / m㎡,可以放心使用。
PB与PPR的壁厚比较。
将以上环应力值代入(环应力—许用压力)计算公式可以得出:为满足水温70度,寿命50年,压力10公斤,安全系数1.5倍的生活热水使用条件。PB管壁厚应满足S5级(相当于PN16)规定的壁厚值,PPR管壁厚应满足S2级(相当于PN32公斤规定的壁厚值)。
ISOTR9080规定,用于民用建筑热水供水的塑料管路系统要满足以下标要求。
a. 连续工作温度70度
b. 连续工作压力10公斤
c. 使用寿命50年
d. 安全系数1.5倍
为满足以上使用条件,则应选用S5级PB管或S2级PPR管。
以下是ISO标准对于S5级PB管及S2级PP-R管的壁厚要求:
PPR依ISO/DIS15874-2.2:1999(prEN12202-2:1999)
PB依ISO/DIS1586-2.2:1999(prEN12319-2:1996)
聚丙烯PPR(S2) 聚丁烯PB(S2)
外径 壁厚 内径 内径 壁厚 外径
16 3.3 9.40
20 4.1 11.80 13.00 1.5 16
25 5.1 14.80 16.20 1.9 20
32 6.5 19.00 20.40 2.3 25
40 8.1 23.80 26.00 2.9 32
50 10.1 29.80 32.60 3.7 40
63 12.7 37.60 40.80 4.6 50
75 15.1 44.80 51.40 5.8 63
90 18.1 53.80 61.40 6.8 75
110 22.1 65.80 73.60 8.2 90
90.00 10.0 110
此外,PPR的管材厂家通常不能生产同质的阀门,因此很难保证整个系统的同质性,很难保证系统热胀冷缩的一致性,为漏水埋下隐患;
英国没有PPR的标准,主要是因为PP—R达不到BS7291Part1和2的EFG方面的检测标准;不适合于冷水系统,PPR在低于5/度时,管材变脆,很容易因外力损伤,也给施工、储存带来许多问题,而且,水不能在管道内结冰,否则它会开裂;
由于 PPR硬度太高,不能象PB那样吸收自身膨胀,因此在垂直方向上必须加以处理或加膨胀环,这样花费更大,而且增大了水阻;
众所周知;PPR太硬,不适于地板辐射采暖,而且,除了小部分以外,几乎不能预制。我们都知道,连接工艺越费劲,漏的危险越大;
需要特别指出的是;由于PPR管的生产入门要求低,市场竞争极其激烈,原料来源复杂,不仅如此,而且壁厚也无法保证,以此降低价格,造成不少质量事故。笔者曾看到有家PPR厂家生产的热水用的PP-R的dn40的管,壁厚居然只有3mm,不到标准8.1的一半。如用于热水给水系统或供暖系统的话,将会出现的情况是:2至3年后所有的塑料管道因超温超压,迅速老化,这是相当危险的,应该值得广大的设计师和开发商注意。
3. PB与PPR应用于供暖管路系统中的性能比较
根据北京市标准,《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》,对散热器供暖系统使用条件的选择,应按不低于5级的要求。以下是ISO标准中,对于集中供暖中聚丁烯PB和PPR材料的壁厚要求。
使用条件分5级(供水温度90℃,辐射采暖)
PPR ó D=1.45MPa PB ó D=4.31MPa
PD/MPa 0.4 0.6 0.8 1 0.4 0.6 0.8 1
Scalc,max 4.8 3.2 2.4 1.9 10.9 7.2 5.4 4.3
应选管材系列 S3.2 S3.2 S2 无合适 S10 S6.3 S5 S4
外劲(mm) 管材应选的最小壁厚(mm) 管材应选的最小壁厚(mm)
16 2.2 2.2 3.3 1.3 1.3 1.5 1.8
20 2.8 2.8 4.1 1.3 1.5 1.9 2.3
25 3.5 3.5 5.1 1.3 1.9 2.3 2.8
32 4.4 4.4 6.5 1.6 2.4 2.9 3.6
40 5.5 5.5 8.1 1.9 3.0 3.7 4.5
50 6.9 6.9 10.1 2.4 3.7 4.6 5.6
63 8.6 8.6 12.7 3.0 4.7 5.8 7.1
75 10.3 10.3 15.1 3.6 5.6 6.8 8.4
90 12.3 12.3 18.1 4.3 6.7 8.2 10.1
110 15.1 15.1 22.1 5.3 8.1 10.0 12.3
由上表可以看出:
受聚丙烯PPR材料本身的耐温、耐压性能的限制,当系统压力达到10公斤时,已经没有合适的规格系列可以满足要求。即使是在8公斤的系统压力下,如果使用聚丙烯PPR管材,应该使用S2系列,而目前在国内基本上找不到S 2J级聚丙烯PPR管材。
另外,即使有厂家愿意生产S2的PPR管材,由于壁厚的增加,这种管材的供水效率也非常低,基本无实用价值。从上表可见,当PPR的壁厚为S2系列时,外径d20的管材壁厚达4.1mm,内径只有11.8mm,只相当于DN10的镀锌钢管。也就是说,PPR管材的最小外径将d25mm(相当于金属管路DN15)起。与集中供暖分户热计量所需的常用户内暗埋支管DN15,DN20,DN25相对应的PP-R管将只能是d25,d32,d40。如此大外径的PPR管已使管路在户内垫层中的暗埋施工变的不可能。再者,随着壁厚的增加,PPR管材的价格优势也将不再存在。
最后,从上表中我们还可以看到,聚丁烯PB的设计应力为4.30Mpa,而PPR的设计应力只有1.9Mpa,PB是PPR的2.5倍。这表明,PB管材的设计基础就远远高于PPR管材。
五.结论
与以上铝塑复合管、交联聚乙烯和聚丙烯相比,乔治费歇尔公司的聚丁烯PB在生活热水和供暖管路系统上具有明显的优势:
1. 连接方式
聚丁烯PB采用热熔连接方式。热熔连接中,管材和管件采用同一材质。其热膨胀系数和应力变化一致。热熔连接彻底的避免了接头处的漏水现象,是最安全的连接方式,尤其适合于隐蔽工程。
2. 同一材质
因为管材本身为同一种材料,不会存在因为多种材料复合到一起,高温高压下热胀冷缩不一致而出现的脱皮现象。
3. 抗高温老化
可承受110℃以下高温,尤其适合北方地区供暖水温75~95℃的系统。
4. 系统耐久性
不仅是管材本身,整个管路系统在70℃水温10bar压力下连续使用50年。
总之就是PB管比PPR管好很多。
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),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/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)。
无缝钢管力学性能之抗拉强度
序号 名 称 量的符号 单位符号 含 义
一 强度 强度指金属在外力作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力
1 抗拉强度 σb MPa 金属试样拉伸时,在拉断前所承受的最大负荷与试样原横截面面积之比称为抗拉强度 Pb σb=—— Fo 式中 Pb——试样拉断前的最大负荷(N) Fo——试样原横截面积(mm )
无缝钢管力学性能之抗弯强度
无缝钢管抗弯强度
抗弯强度 σbb MPa 试样在位于两支承中间的集中负荷作用下,使其折断时,折断截面所承受的最大正压力 8PL对圆试样:σbb=—— πd 8PL对矩形试样:σbb=—— 2bh式中 P——试样所承受最大集中载荷(N) L——两支承点间的跨距(mm) d——圆试样截面之外径(mm) b——矩形截面试样之宽度(mm) h——矩形截面试样之宽度(mm)