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、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。可是为什么叫无缝呢?想必很多朋友确实不知道实质原因吧,下面小编就来解释一下无缝钢管为什么叫无缝。
为什么无缝钢管叫无缝钢管?
无缝钢管的无缝是指管道制作是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成而成的,管道内壁没有结合缝隙的意思;而焊接钢管是指用钢带或钢板弯曲变形为圆形、方形等形状后再焊接成的、表面有接缝的钢管,管道内壁二次焊接的接缝。
简言之无缝就是相对于焊接钢管来说的,因为焊接钢管是用钢带对焊而成的,无缝钢管是用整根圆钢空来制作的,没有焊缝。
无缝钢管的生产大致分为斜轧法(孟内斯曼法)和法。前法是先用斜轧辊将管坏穿孔,然后用轧机将其延伸。这种生产速度快,但对管坯的可加工性要求较高,主要适用于生产碳素钢和低合金钢管。后法则是用穿孔机将管坯或钢锭穿孔,再用机成钢管,这种比斜轧法效率低,适用于生产度合金钢管。斜轧法和法都必须先将管坯或钢锭加热,生产的钢管称为热轧管。用热加工法生产的钢管有时候可根据需要再进行冷加工。
冷加工有两种:一种是冷拔法,就是将钢管通过拔管模拉拔,使钢管逐渐变细、伸长;另一种是冷轧法,它是将孟内斯曼发明的热轧机应用于冷加工中的。无缝钢管的冷加工,可以钢管的尺寸精度和加工光洁度,材质的机械性能等。
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钢管分类
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。材质有普通和优良碳素结构钢(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)和专门的(用于锅炉、地质勘探、轴承、耐酸等)两类。
性能指标
钢材力学性能是保证钢材终使用性能(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/mm2(MPa)。
上屈服点(σsu):试样发生屈服而力开始下降前的大应力;下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的小应力。
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:σ=(Lh-Lo)/L099﹪
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。根据测试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/mm2(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×99﹪D:大或小外径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×99﹪S:横截面上大或小壁厚
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。
(三)我国现行无缝钢管标准:
1.现行无缝钢管标准:共有47项其中:GB25项HB3项特殊用途19项;基础2项产品45项
2.常用标准:
①GB/T2102-2006钢管的验收、包装、标志和质量证明书。
②GB/T17395-2008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差。
③GB5310-2008高压锅炉用无缝钢管。
④GB9948-2013石油裂化用无缝钢管。
⑤GB6479-2013高压化肥设备用无缝钢管。
⑥GB18248-2008气瓶用无缝钢管。