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    什么是無(wú)縫鋼管

    發(fā)布時(shí)間:2017-12-06 16:47:34 瀏覽人數:164人

    由整塊金屬制成的,表面上沒(méi)有接縫的鋼管,稱(chēng)為無(wú)縫鋼管。根據生產(chǎn)方法,無(wú)縫管分熱軋管、冷軋管、冷拔管、擠壓管、頂管等。按照斷面形狀,無(wú)縫鋼管分圓形和異形兩種,異形管有方形、橢圓形、三角形、六角形、瓜子形、星形、 帶翅管多種復雜形狀。最大直徑達650mm,最小直徑為 0.3mm。根據用途不同, 有厚壁管和薄壁管。無(wú)縫鋼管主要用做石油地質(zhì)鉆探管、石油化工用的裂化管、鍋 爐管、軸承管以及汽車(chē)、拖拉機、航空用高精度結構鋼管。

    沿其橫截面的周邊上無(wú)接縫的鋼管。根據生產(chǎn)方法不同分為熱軋管、冷軋管、冷拔管、擠壓管、頂管等,均有各自工藝規定。材質(zhì)有普通和優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼(Q215-A~Q275-A和10~50號鋼)、低合金鋼(09MnV、16Mn等)、合金鋼、不銹耐酸鋼等。按用途分為一般用途的(用于輸水、氣管道和結構件、機械零件)和專(zhuān)用的(用于鍋爐、地質(zhì)勘探、軸承、耐酸等)兩類(lèi)。

    無(wú)縫鋼管用途很廣泛。一般用途的無(wú)縫鋼管由普通的碳素結構鋼、低合金結構鋼或合金結構鋼軋制,產(chǎn)量最多,主要用作輸送流體的管道或結構零件。.2、根據用途不同分三類(lèi)供應:a、按化學(xué)成分和機械性能供應;b、按機械性能供應;c、按水壓試驗供應。按a、b類(lèi)供應的鋼管,如用于承受液體壓力,也要進(jìn)行水壓試驗。3、專(zhuān)門(mén)用途的無(wú)縫管有鍋爐用無(wú)縫管、化工電力用,地質(zhì)用無(wú)縫鋼管及石油用無(wú)縫管等多種。

    無(wú)縫鋼管具有中空截面,大量用作輸送流體的管道,如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比,在抗彎抗扭強度相同時(shí),重量較輕,是一種經(jīng)濟截面鋼材。

    廣泛用于制造結構件和機械零件,如石油鉆桿、汽車(chē)傳動(dòng)軸、自行車(chē)架以及建筑施工中用的鋼腳手架等用鋼管制造環(huán)形零件,可提高材料利用率,簡(jiǎn)化制造工序,節約材料和加工工時(shí),已廣泛用鋼管來(lái)制造。

    ①熱軋無(wú)縫鋼管主要生產(chǎn)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(wú)損、理化、臺檢) →入庫

    ②冷軋(拔)無(wú)縫鋼管主要生產(chǎn)工序:

    坯料準備→酸洗潤滑→冷軋(拔)→熱處理→矯直→精整→檢驗

    一般的無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)工藝可以分為冷拔與熱軋兩種,冷軋無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)流程一般要比熱軋要復雜,管坯首先要進(jìn)行三輥連軋,擠壓后要進(jìn)行定徑測試,如果表面沒(méi)有響應裂紋后圓管要經(jīng)過(guò)割機進(jìn)行切割,切割成長(cháng)度約一米的坯料。然后進(jìn)入退火流程,退火要用酸性液體進(jìn)行酸洗,酸洗時(shí)要注意表面是否有大量的起泡產(chǎn)生,如果有大量的起泡產(chǎn)生說(shuō)明鋼管的質(zhì)量達不到相應的標準。外觀(guān)上冷軋無(wú)縫鋼管要短于熱軋無(wú)縫鋼管,冷軋無(wú)縫鋼管的壁厚一般比熱軋無(wú)縫鋼管要小,但是表面看起來(lái)比厚壁無(wú)縫鋼管更加明亮,表面沒(méi)有太多的粗糙,口徑也沒(méi)有太多的毛刺。

    熱軋無(wú)縫鋼管的交貨狀態(tài)一般是熱軋狀態(tài)經(jīng)過(guò)熱處理后進(jìn)行交貨。熱軋無(wú)縫鋼管在經(jīng)過(guò)質(zhì)檢后要經(jīng)過(guò)工作人員的嚴格的手工挑選,在質(zhì)檢后要進(jìn)行表面涂油,然后緊接著(zhù)是多次的冷拔實(shí)驗,熱軋處理后要進(jìn)行穿孔的實(shí)驗,如果穿孔擴徑過(guò)大就要進(jìn)行矯直矯正。在矯直后再由傳送裝置傳送到探傷機進(jìn)行探傷實(shí)驗,最后貼上標簽、進(jìn)行規格編排后放置到到倉庫當中。

    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)→標記→入庫 無(wú)縫鋼管是用鋼錠或實(shí)心管坯經(jīng)穿孔制成毛管,然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷撥制成。無(wú)縫鋼管的規格用外徑*壁厚毫米數表示。

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

    一般用無(wú)縫鋼管是用10、20、30、35、45等優(yōu)質(zhì)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制成的。10、20等低碳鋼制造的無(wú)縫管主要用于流體輸送管道。45、40Cr等中碳鋼制成的無(wú)縫管用來(lái)制造機械零件,如汽車(chē)、拖拉機的受力零件。一般用無(wú)縫鋼管要保證強度和壓扁試驗。熱軋鋼管以熱軋狀態(tài)或熱處理狀態(tài)交貨;冷軋以熱處理狀態(tài)交貨。

    熱軋,顧名思義,軋件的溫度高,因此變形抗力小,可以實(shí)現大的變形量。以鋼板的軋制為例,一般連鑄坯厚度在230mm左右,而經(jīng)過(guò)粗軋和精軋,最終厚度為1~20mm。同時(shí),由于鋼板的寬厚比小,尺寸精度要求相對低,不容易出現板形問(wèn)題,以控制凸度為主。對于組織有要求的,一般通過(guò)控軋控冷來(lái)實(shí)現,即控制精軋的開(kāi)軋溫度、終軋溫度.圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油(鍍銅)→多道次冷拔(冷軋)→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗(探傷)→標記→入庫。

    鋼材力學(xué)性能是保證鋼材最終使用性能(機械性能)的重要指標,它取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理制度。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(diǎn)、伸長(cháng)率)以及硬度、韌性指標,還有用戶(hù)要求的高、低溫性能等。

    ①抗拉強度(σb)

    試樣在拉伸過(guò)程中,在拉斷時(shí)所承受的最大力(Fb),除以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱(chēng)為抗拉強度(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。

    ②屈服點(diǎn)(σs)

    具有屈服現象的金屬材料,試樣在拉伸過(guò)程中力不增加(保持恒定)仍能繼續伸長(cháng)時(shí)的應力,稱(chēng)屈服點(diǎn)。若力發(fā)生下降時(shí),則應區分上、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力; 下屈服點(diǎn)(σsl):當不計初始瞬時(shí)效應時(shí),屈服階段中的最小應力。

    屈服點(diǎn)的計算公式為:

    式中:Fs--試樣拉伸過(guò)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(cháng)率(σ)

    在拉伸試驗中,試樣拉斷后其標距所增加的長(cháng)度與原標距長(cháng)度的百分比,稱(chēng)為伸長(cháng)率。以σ表示,單位為%。計算公式為:σ=(Lh-Lo)/L0*100%

    式中:Lh--試樣拉斷后的標距長(cháng)度,mm; L0--試樣原始標距長(cháng)度,mm。

    ④斷面收縮率(ψ)

    在拉伸試驗中,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(chēng)為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。計算公式如下:

    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

    金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱(chēng)為硬度。根據試驗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,以規定的試驗力(F)壓入式樣表面,經(jīng)規定保持時(shí)間后卸除試驗力,測量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試驗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)。

    其計算公式為:

    式中:F--壓入金屬試樣表面的試驗力,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。在鋼管標準中,布氏硬度用途最廣,往往以壓痕直徑d來(lái)表示該材料的硬度,既直觀(guān),又方便。

    舉例:120HBS10/1000/30: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120N/ mm2(MPa)。

    (一)質(zhì)量要求

    ①鋼的化學(xué)成分:鋼的化學(xué)成分是影響無(wú)縫鋼管性能最主要的因素之一,也是制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. 殘余元素:煉鋼帶入,適當控制

    c. 有害元素:嚴格控制(As、Sn、Sb、Bi、Pb),氣體(N、H、O)

    爐外精煉或電渣重熔:提高鋼中化學(xué)成分的均勻性和鋼的純凈度,減少管坯中的非金屬夾雜物并改善其分布形態(tài)。

    ②鋼管幾何尺寸精度和外形

    a. 鋼管外徑精度:取決于定(減)徑方法、設備運轉情況、工藝制度等。

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

    Di:名義外徑mm

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

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

    Si:名義壁厚mm

    C.鋼管橢圓度:表示鋼管的不圓程度。

    d. 鋼管長(cháng)度:正常長(cháng)度、定(倍)尺長(cháng)度、長(cháng)度允許偏差

    e. 鋼管彎曲度:表示鋼管的彎度:每米鋼管長(cháng)度的彎曲度、鋼管全長(cháng)的彎曲度

    f. 鋼管端面切斜度:表示鋼管端面與鋼管橫截面的傾斜程度

    g. 鋼管端面坡口角度和鈍邊

    5.鋼管表面質(zhì)量:表面光潔要求

    a. 危險性缺陷:裂紋、內折、外折、軋破、離層、結疤、拉凹、凸包等。

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

    產(chǎn)生原因:

    ① 由于管坯的表面缺陷或內部缺陷所帶來(lái)的。

    ② 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的,如軋制工藝參數設計不正確,模具表面不光滑,潤滑條件不好,孔型設計及調整不合理。

    ③ 管坯(鋼管)在加熱軋制,熱處理以及矯直過(guò)程中,如果因為加熱溫度控制不當,變形不均勻,加熱冷卻速度不合理或矯直變形量太大而產(chǎn)生過(guò)大的殘余應力,那么也有可能導致鋼管產(chǎn)生表面裂紋。

    6.鋼管理化性能:常溫力學(xué)性能、高溫力學(xué)性能、低溫性能、抗腐蝕性能。鋼管的理化性能主要取決于鋼的化學(xué)成分,組織結構和鋼的純凈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(guān))、高倍組織(微觀(guān)) M、B、P、F、A、S

    9.鋼管特殊要求:合同附件、技術(shù)協(xié)議。

    (二)無(wú)縫鋼管質(zhì)量檢驗方法:

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

    ①紅外C—S儀:分析鐵合金,煉鋼原材料,鋼鐵中的C、S元素。

    ②直讀光譜儀: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:氣體含量分析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,兩端不少于8點(diǎn)并記錄。

    ②鋼管外徑、橢圓度檢查:卡規、游標卡尺、環(huán)規,測出最大點(diǎn)、最小點(diǎn)。

    ③鋼管長(cháng)度檢查:鋼卷尺、人工、自動(dòng)測長(cháng)。

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

    ⑤鋼管端面坡口角度和鈍邊檢查:角尺、卡板。

    3.鋼管表面質(zhì)量檢查:100%

    ①人工肉眼檢查:照明條件、標準、經(jīng)驗、標識、鋼管轉動(dòng)。

    ②無(wú)損探傷檢查:

    a. 超聲波探傷UT:

    對于各種材質(zhì)均勻的材料表面及內部裂紋缺陷比較敏感。

    標準:GB/T 5777-1996 級別:C5級

    b. 渦流探傷ET:(電磁感應)

    主要對點(diǎn)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:

    磁力探傷,適用于鐵磁性材料的表面和近表面缺陷的檢測。

    標準:GB/T 12606-1999 級別: C4級

    d. 電磁超聲波探傷:

    不需要耦合介質(zhì),可以應用于高溫高速,粗燥的鋼管表面探傷。

    e. 滲透探傷:

    熒光、著(zhù)色、檢測鋼管表面缺陷。

    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:試樣斷后伸長(cháng)率與試樣尺寸有關(guān) GB/T 1760

    ②沖擊試驗: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(shí)間、 p=2Sδ/D

    5.鋼管工藝性能檢驗過(guò)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(cháng)度變形系數=0.07~0.08

    ②環(huán)拉試驗:L=15mm 無(wú)裂紋為合格

    ③擴口和卷邊試驗:頂心錐度為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(guān)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、外。

    A法評級:A類(lèi)-硫化物 B類(lèi)-氧化物 C類(lèi)-硅酸鹽 D-球狀氧化 DS類(lèi)。

    ②低倍試驗(宏觀(guān)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,如疏松、偏析、皮下氣泡、翻皮、白點(diǎn)、夾雜物等。

    c. 塔形發(fā)紋檢驗法:檢驗發(fā)紋數量、長(cháng)度及分布。

    (三)中國現行無(wú)縫鋼管標準:

    1.現行無(wú)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(chǎn)品 45項

    2.常用標準:

    ① GB/T 2102-2006 鋼管的驗收、包裝、標志和質(zhì)量證明書(shū)。

    ② GB/T 17395-2008 無(wú)縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差。

    ③ GB 5310-2008 高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管。

    ④ GB 9948-2013 石油裂化用無(wú)縫鋼管。

    ⑤ GB 6479-2013 高壓化肥設備用無(wú)縫鋼管。

    ⑥GB 18248-2008 氣瓶用無(wú)縫鋼管。



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