优质碳素结构钢化学成分和力学性能

优质碳素结构钢化学成分和力学性能 根据GB699-1999,按统一数字代号和牌号规定的化学成分和物理性能见以下各:表1:化学成分 冷冲压用沸腾钢含硅量不大于0.03%。氧气转炉冶炼的钢其含氮量应不大于0.008%。供方能保证合格时,可不做分析。经供需双方,08~25钢可供应硅含量不大于0.17%的半镇静钢,其牌号为08b 25b。 钢材(或坯)的化学成分允许偏差应符合GB/T 222--1984标准中表2的规定。 表2 切削加工用钢材或冷拔坯料用钢材交货状态硬度应符合表3规定。不退火钢的硬度,供方若能保 证合格时,可不作检验。高温回火或正火后的硬度指标,由供需双方协商确定。 表3 低倍组织 镇静钢钢材的横截面酸浸低倍组织试片上不得有目视可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮和白供切削加工用的钢材允许有不超过表面缺陷允许深度的皮下夹杂等缺陷。 2酸浸低倍组织应符合表4的规定。 表4 6.6.3如供方能保证低倍检验合格,允许采用GB/T 7736标准规定的超声波探伤法或其他无损探伤.法代替低倍检验。 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差 根据中华人民共和国国家标准GB-17395-1988 1 外径允许偏差 表1 标准化外径允许偏差 表5 非标准化外径允许偏差 2.特殊用途的钢管和冷轧(拔)钢管外径允许偏差可采用绝对偏差。 2.1壁厚允许偏差 壁厚允许偏差分为标准化和非标准化两种.应优先选择标准化壁厚允许偏差(见表6)。 表6 壁厚允许偏差 2.3.3.2推荐选用的非标准化壁厚允许偏差(见表7)。 2.3.3.3特殊用途的钢管和冷轧(拔)钢管壁厚允许偏差可采用绝对偏差。 3长度 3.1 通常长度: 钢管一般以通常长度交货。通常长度应符合以下规定: 热轧(扩)管:3000~12000 mm 冷轧(拔)管:2000~10500 mm 热轧(扩)短尺管的长度不小于2 m.冷轧(拔)短尺管的长度不小于1 m, 3.2定尺长度和倍尺长度: 定尺长度和倍尺长度应在通常长度范围内.全长允许偏差分为三级(见表8)。每个倍尺长度按以下规定留出切口余量: 外径≤159 mm:5~10 mm; 外径>159 mm:10~15 mm。 表8 全长允许偏差 3.3特殊用途的钢管.如不锈耐酸钢极薄壁钢管、小直径钢管等的长度要求可另行规定。 4外形 4.1弯曲度 钢管的弯曲度分为全长弯曲度和每米弯曲度两种。 4.1.1 全长弯曲度 对钢管全长测得的弯曲度称为全长弯曲度,全长弯曲度分为五级(见表9)。 表9 全长弯曲度 4.1.2每米弯曲度 对钢管每米长度测量的弯曲度称为每米弯曲度。每米弯曲度分为五级(见表1(J)。 表10 每米弯曲度 4.2椭圆度 钢管的椭圆度分为四级(见表11)。 表11 钢管椭圆度 5重量 钢管按实际重量交货.也可按理论重量交货。实际重量交货可分为单根重量或每批重量两种。钢管每米的理论重量按式(1)计算: 式中:W——钢管理论重量。kg/m; π=3.1416: ρ——钢的密度.kg/dm 3; D——钢管公称外径,mm S——钢管公称壁厚.mm。 5.1 按理论重量交货的钢管.单根钢管理论重量与实际重量的允许偏差分为五级(见表12)。 表12 重量允许偏差 5.2 按理论重量交货的钢管,每批不小于10 t钢管的理论重量与实际重量允许偏差为±7.5% 或土5%。 低合金高强度结构钢的牌号表示方法和主要技术要求 1牌号表示方法 钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母(Q)、屈服点数值、质量等级符号(A、B、C、D、E)三个部分按顺序排列。 例如:Q390A 其中: Q——钢材屈服点的“屈”字汉语拼音的首位字母: 390——屈服点数值.单位MPa; A、B、C、D、E——分别为质量等级符号。 2主要技术要求 2.1牌号和化学成分 牌号和化学成分(熔炼分析)应符合表1规定。合金元素含量应符合GB/T 13304对低合金钢的规定:表l 注:表中的Al为全铝含量。如化验酸溶铝时,其含量应不小于0.010%。 2.1.1 Q295的碳含量到o.18%也可交货。 2.1.2 不加V、Nb、Ti的Q 295级钢,当C≤o.12%时,Mn含量上限可提高到1.80%。 2.1.3 Q345级钢的Mn含量上限可提高到1.70%。 2.1.4 厚度≤6 mm的钢板、钢带和厚度≤16 mm的热连轧钢板、钢带的Mn含量下限可降低0.20%。 2.1.5 在保证钢材力学性能符合本标准规定的情况下,用Nb作为细化晶粒元素时。其Q 345、Q 390圾钢的Mn含量下限可低于表1的下限含量。 2.1.6除各牌号A、B级钢外,表1中的细化晶粒元素(V、Nb、Ti、At),钢中应至少含有其中的一种:如这些元素同时使用则至少应有一种元素的含量不低于规定的最小值。 2.1.7为改善钢的性能,各牌号A、B级钢可加入V或Nb或Ti等细化晶粒元素,其含量应符合表1规定。如不作为合金元素加入时,其下限含量不受限制。 2.1.8当钢中不加入细化晶粒元素时,不进行该元素含量的分析,也不予保证。 2.1.9型钢和钢棒的Nb含量下限为0.005%。 2.1.10各牌号钢的Cr、Ni、Cu残余元素含量各不大于0.30%,供方如能保证可不作分析。 2.1.1.11 为改善钢的性能,Q 390、Q 420、Q 460级钢可加入少量Mo元素。 2.1.12为改善钢的性能,各牌号钢可加入RE元素,其加入量按0.02%~o.20%计算。 2.1.13经供需双方协商,Q 420级钢可加入N元素,其熔炼分析含量为0.010%~o.020%。 2.2供应商品钢锭、连铸坯、钢坯时,为保证钢材力学性能符合本标准规定,其C、Si元素含量的下限可根据需方要求另订协议。 2.3钢材、钢坯、连铸坯的化学成分允许偏差应符合GB 222的规定。 2.4力学性能和工艺性能 2.4.1钢材的拉伸、冲击和弯曲试验结果应符合表2的规定。 表2 2.4.1.1 进行拉伸和弯曲试验时,钢板、钢带应取横向试样;宽度小于600 mm的钢带、型钢和钢棒应取纵向试样。 2.4.1.2钢板和钢带的伸长率值允许比表2降低1%(绝对值)。 5.4.1.3 Q 345级钢其厚度大于35 mm的钢板的伸长率值可降低1%(绝对值)。 5.4.1.4边长或直径大于50~100 mm的方、圆钢,其伸长率可比表2规定值降低1%(绝对值)。 2.4.1.5宽钢带(卷状)的抗拉强度上限值不作交货条件。 2.4.1.6 A级钢应进行弯曲试验。其他质量级别钢,如供方能保证弯曲试验结果符合表2规定要求,可不作检验。 2.4.1.7夏比(V型缺口)冲击试验的冲击功和试验温度应符合表2规定。冲击功值按一组三个试样算术平均值计算,允许其中一个试样单值低于表2规定值,但不得低于规定值的70 o/oo。 2.4.1.8 当采用5 mm×10 mm×55 mm小尺寸试样做冲击试验时,其试验结果应不小于规定值的5O%。 钢铁及合金牌号统一数字代号体系 1 总则 1.1 统一数字代号由固定的6位符号组成,左边第一位用大写的拉丁字母作前缀(一般不使用“I”和“O”字母),后接5位阿拉伯数字。 1.2每一个统一数字代号只适用于一个产品牌号;反之,每一个产品牌号只对应于一个统一数字代号。当产品牌号取消后,一般情况下,原对应的统一数字代号不再分配给另一个产品牌号。 2结构型式 统一数字代号的结构型式如下: 3分类和编组 3.1 钢铁及合金的分类和编组,主要按其基本成分、特性和用途综合考虑.同时照顾到我国现有的习惯奇类方法以及各类产品牌号实际数量情况。 3.2钢铁及合金的分类和编组及顺序号的编排,应考虑到各类钢铁及合金的发展和新型的出现.留有一定的备用空位 3.3钢铁及合金的类型和每个类型产品牌号统一数字代号.见表1。 3.4 各类型钢铁及台金的细分类和主要编组及其产品牌号统一数字代号,见表2~表15。4编制和管理 4.1 钢铁及台金产品牌号统一数字代号体系由本国家标准的归口单位统一管理。 4.2 统一数字代号体系归口管理单位.应拟定出具体的编号管理实旌细则.具体规定编号申清程序和二嗣号操怍要点.并编排出皈《钢铁及合金牌号与统一数字代号对照表》。 表l 钢铁及合金的类型与统一数字代号 表2 合金结构钢细分类与统一数字代号 表3轴承钢细分类与统一数字代号 表4铸铁、铸钢及铸造合金细分类与统一数字代号 表5 电工用钢和纯铁细分类与统一数字代号 表6铁合金和生铁细分类与统一数字代号 GB/T 17616—1998 表7 高温合金和耐蚀合金细分类与统一数字代号 表8 精密合金及其他特殊物理性能材料细分类与统一数字代号 表9 低合金钢细分类与统一数字代号 GB/T 17616—1998 表12(完) 表13不锈、耐蚀和耐热钢细分类与统一数字代号 表14 工具钢细分类与统一数字代号 表15 非合金钢细分类与统一数字代号 表16焊接用钢及合金细分类与统一数字代号 钢的分类方法简介 对部份钢类的概念介绍如下: (1)优质碳素结构钢(GB/T699-1999) 钢中除含有碳(C)元素和为脱氧而含有一定量硅(Si)(一般不超过0.40%)、锰(Mn) (一般不超过0.80%,较高可到1.20%)合金元素外,不含其他合金元素(残余元素除外)。 此类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其硫(S)、磷(P)杂质元素含量一般控制在0.035% 以下。若控制在 0.030%以下者叫高级优质钢,其牌号后面应加“A”,例如20A;若P控制在0.025%以下、S控制在0.020%以下时,称特级优质钢,其牌号后面应加“E”以示区别。对于由原料带入钢中的其他残余合金元素,如铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)等的含量一般控制在Cr≤0.25%、Ni≤0.30%、Cu≤0.25%。有的牌号锰(Mn)含量达到1.40%,称为锰钢。 此类钢是依靠调整含碳(C)量来改善钢的力学性能,因此,根据含碳量的高低,此类钢又可分为: 低碳钢--含碳量一般小于0.25%,如10、20钢等; 中碳钢--含碳量一般在0.25~0.60%之间,如35、45钢等; 高碳钢--含碳量一般大于0.60%。此类钢一般不用于制造钢管。 实际上,他们之间的含碳量并没有明显的界限。 此类钢产量较大,用途较广,一般多轧(锻)制成圆、方、扁等型材、板材和无缝钢管。主要用于制造一般结构及机械结构零、部件以及建筑结构件和输送流体用管道。根据使用要求,有时需热处理(正火或调质)后使用。 (2)碳素结构钢(GB/700-1999) 此类钢一般由转炉或平炉冶炼,其主要原料为铁水加废钢,钢中硫、磷含量高于优质碳素结构钢,一般硫≤0.050%,磷≤0.045%。由原料带入钢中的其他合金元素含量,如铬、镍、铜一般不超过0.30%,按成分和性能要求,此类钢的牌号由Q195,Q215A、B,Q235A、B、C、D,Q255A、B,Q275等钢级表示。 注:“Q”是屈服的“屈”字的汉语拼音大写字头,其后数字为该牌号最小屈服点(σs) 值,其后的符号是按照该钢杂质元素(硫、磷)含量由高到低并伴随碳、锰元素的变化而分为A、B、C、D四等。 此类钢产量最大,用途很广,多轧制成板材、型材(圆、方、扁、工、槽、角等)及异型材以及制造焊接钢管。主要用于厂房、桥梁、船舶等建筑结构和一般输送流体用管道。此类钢一般不经热处理直接使用。 (3)低合金高强度结构钢(GB/T1591-1994) 此类钢中除含有一定量硅或锰基本元素外,还含有其他适合我国资源情况的元素。如钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)、铝(Al)、钼(Mo)、氮(N)、和稀土(RE)等微量元素。按化学成分和性能要求,其牌号由Q295A、B,Q345A、B、C、D、E,Q390A、B、C、D、E,Q420A、B、C、D、E,Q460C、D、E等钢级表示,其含义同碳素结构钢。 V、Nb、Ti、Al等细化晶粒微量元素,在此类钢中除A、B级钢外,其C、D、E级钢中至少应含有其中的一种;为了改善钢的性能,A、B级钢中亦可以加入其中的一种。另外,此类钢的Cr、Ni、Cu残余元素含量各不大于0.30%。Q345A、B、C、D、E是此类钢的代表牌号,其中A、B级钢通常称16Mn;C级以上钢需加入一个以上微量元素,其力学性能中增加1项低温冲击性能。 此类钢同碳素结构钢比。具有强度高、综合性能好、使用寿命长、应用范围广、比较经济等优点。该钢多轧制成板材、型材、无缝钢管等,被广泛用于桥梁、船舶、锅炉、车辆及重要建筑结构中。 (4)合金结构钢(GB/T3077-1999) 此类钢是在优质碳素结构钢的基础上,适当加入一种或数种合金元素,用来提高钢的力学性能、韧性和淬透性。用此类钢制造的产品,通常需经热处理(正火或调质);其制成 的零、部件在使用前,通常需经过调质或表面化学处理(渗碳、氮化等)、表面淬火或高频淬火等处理。因此,根据化学成分(主要是含碳量)、热处理工艺和用途的不同,此类钢大致又可分为渗碳、调质和氮化钢三种。 此类钢多轧(锻)制成圆、方、扁型材和无缝钢管,多用于制作机械产品中较重要和尺寸较大的零、部件以及高压管道、容器等,此优质碳素结构钢更具优良的综合力学性能。 此类钢制造的无缝钢管被广泛用于液压支柱、高压气瓶、高压锅炉、化肥设备、石油裂化、汽车半轴套、柴油机、液压管件等用管。 (5)不锈钢(GB/T1220-92、GB/T1221-92) 根据工业上的主要用途,不锈钢分为不锈耐酸钢和耐热不起皮钢两大类。 A、不锈耐酸钢又分为不锈钢和耐酸钢两种。在空气中能抵抗腐蚀的钢叫不锈钢;在各种侵蚀性强烈的介质中能抵抗腐蚀作用的钢叫耐酸钢。不锈钢并不一定耐酸腐蚀,但耐酸钢却具有良好的不锈性能。 此类钢除含有(C、Si、Mn、P、S)五大元素外,主要含有铬、镍合金元素。如铬钢(Cr13型)、铬镍钢(18-8型);还有在铬镍钢的基础上含钼、铌、钛、氮等元素中的一种或多种。 此类钢制造的圆、板、带、丝、管等被广泛用于化工设备、医疗器械,食品工业设备以及家庭橱具和宾馆、饭店的装饰等。 B、耐热不起皮钢又分为耐热和不起皮钢两种。在高温下抗介质侵蚀而不起皮的钢叫不起皮钢;在高温下抗介质侵蚀并具有足够强度而不起皮的钢叫耐热钢。 此类钢除含有不锈耐酸钢中的铬、镍元素外,还含有铝(Al)、钨(W)、钴(Co)、钒(V) 等合金元素中的一种或多种。其制造的圆、板、带、管等被广泛用于石油化工设备、电站锅炉、 气轮机和工业用加热炉构件以及在高温下工作的构件。 钢管分类方法简介 钢管作为钢铁产品的重要组成部分,因其制造工艺及所用管坯形状不同而分为无缝钢管(圆坯)和焊接钢管(板,带坯)两大类。 (1)无缝钢管 因其制造工艺不同,又分为热轧(挤压)无缝钢管和冷拔(轧)无缝钢管两种。冷拔(轧)管又分为圆形管和异形管两种。 a.工艺概述 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→坯管→矫直→水压试验(或探伤)→标记→入库。 冷拔(轧)无缝钢管:圆圆管坯→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。 b.无缝钢管,因其用途不同而分为如下若干品种: GB/T8162-1999(结构用无缝钢管)。主要用于一般结构和机械结构。其代表材质(牌号):碳素钢20、45号钢;合金钢Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。 GB/T8163-1999(输送流体用无缝钢管)。主要用于工程及大型设备上输送流体管道。代表材质(牌号)为20、Q345等。 GB3087-1999(低中压锅炉用无缝钢管)。主要用于工业锅炉及生活锅炉输送低中压流体的管道。代表材 质为10、20号钢。 GB5310-1995(高压锅炉用无缝钢管)。主要用于电站及核电站锅炉上耐高温、高压的输送流体集箱及管道。代表材质为20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。 GB5312-1999(船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管)。主要用于船舶锅炉及过热器用I、II级耐压管等。代表材质为360、410、460钢级等。 GB1479-2000(高压化肥设备用无缝钢管)。主要用于化肥设备上输送高温高压流体管道。代表材质为20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。 GB9948-1988(石油裂化用无缝钢管)。主要用于石油冶炼厂的锅炉、热交换器及其输送流体管道。其代表材质为20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。 GB18248-2000(气瓶用无缝钢管)。主要用于制作各种燃气、液压气瓶。其代表材质为37Mn、34Mn2V、35CrMo等。 GB/T17396-1998(液压支柱用热轧无缝钢管)。主要用于制作煤矿液压支架和缸、柱,以及其它液压缸、柱。其代表材质为20、45、27SiMn等。 GB3093-1986(柴油机用高压无缝钢管)。主要用于柴油机喷射系统高压油管。其钢管一般为冷拔管,其代表材质为20A。 GB/T3639-1983(冷拔或冷轧精密无缝钢管)。主要用于机械结构、碳压设备用的、要求尺寸精度高、表面光洁度好的钢管。其代表材质20、45钢等。 GB/T3094-1986(冷拔无缝钢管异形钢管)。主要用于制作各种结构件和零件,其材质为优质碳素结构钢和低合金结构钢。 GB/T8713-1988(液压和气动筒用精密内径无缝钢管)。主要用于制作液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧无缝钢管。其代表材质为20、45钢等。 GB13296-1991(锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管)。主要用于化工企业的锅炉、过热器、热交换器、冷凝器、催化管等。用的耐高温、高压、耐腐蚀的钢管。其代表材质为0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti 等。 GB/T14975-1994(结构用不锈钢无缝钢管)。主要用于一般结构(宾馆、饭店装饰)和化工企业机械结构用的耐大气、酸腐蚀并具有一定强度的钢管。其代表材质为0-3Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti 等。 GB/T14976-1994(流体输送用不锈钢无缝钢管)。主要用于输送腐蚀性介质的管道。代表材质为0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti等。 YB/T5035-1993(汽车半轴套管用无缝钢管)。主要用于制作汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。其代表材质为45、45Mn2、40Cr、20CrNi3A等。 API SPEC5CT-1999(套管和油管规范),是美国石油学会(American Petreleum Instiute, 简称"API")编制并发布的在世界各地通用。其中:套管:由地表面伸进钻井内,作为井壁衬的管子,其管子之间通过接箍连接。主要材质为J55、N80、P110等钢级,以及抗硫化氢腐蚀的C90、T95等钢级。其低钢级(J55、N80)可为焊接钢管。油管:由地表面插入套管内直至油层的管子,其管子之间通过接箍或整体连接。其作用于是抽油机将油层石油经油管输送到地面。主要材质为J55、N80、P110、以及抗硫化氢腐蚀的C90、T95等钢级。其低钢级(J55、N80)可为焊接钢管。 API SPEC 5L-2000(管线管规范),是美国石油学会编制并发布的,在世界各地通用。 管线管:是把轴出地面的油、气或水,通过管线管输送到石油和天然气工业企业。管线管包括无缝和焊接 管两种,其管端有平端、带螺纹端和承口端;其连接方式为端头焊接、接箍连接、承插连接等。该管主要材质为 B、X42、X56、X65、X70等钢级。 (2)焊接钢管 焊接钢管采用的坯料是钢板或带钢,因其焊接工艺不同而分为炉焊管、电焊(电阻焊)管和自动电弧焊管。因其焊接形式的不同分为直缝焊管和螺旋焊管两种。因其端部形状又分为圆形焊管和异型(方、扁等)焊管。焊管因其材质和用途不同而分为如下若干品种: GB/T3091-1993(低压流体输送用镀锌焊接钢管)。主要用于输送水、煤气、空气、油和取暖热水或蒸汽等一般较低压力流体和其他用途管。其代表材质Q235A级钢。 GB/T3092-1993(低压流体输送用镀锌焊接钢管)。主要用于输送水、煤气、空气、油和取暖热水或蒸汽等一般较低压力流体和其它用途管。其代表材质为:Q235A级钢。 GB/T14291-1992(矿用流体输送焊接钢管)。主要用于矿山压风、排水、轴放瓦斯用直缝焊接钢管。其代表材质Q235A、B级钢。GB/T14980-1994(低压流体输送用大直径电焊钢管)。主要用于输送水、污水、煤气、空气、采暖蒸汽等低压流体和其它用途。其代表材质Q235A级钢。 GB/T12770-1991(机械结构用不锈钢焊接钢管)。主要用于机械、汽车、自行车、家具、宾馆和饭店装饰及其他机械部件与结构件。其代表材质0Cr13、1Cr17、00Cr19Ni11、1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Nb等。 GB/T12771-1991(流体输送用不锈钢焊接钢管)。主要用于输送低压腐蚀性介质。代表材质为0Cr13、0Cr19Ni9、00Cr19Ni11、00Cr17、0Cr18Ni11Nb、0017Cr17Ni14Mo2等。 不锈钢简介、代表钢号和室温力学性能 1不锈钢简介 不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢,而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。 不锈钢自本世纪初问世,到现在已有90多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就,不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。不锈钢钢种很多,性能各异,它在发展过程中逐步形成了几大类。按组织结构分,分为马氏不锈钢(包括沉淀硬化不锈钢)、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和奥氏体加铁素体双相不锈钢等四大类;按钢中的主要化学成分或钢中的一些特征元素来分类,分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢以及低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等;按钢的性能特点和用途分类,分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强不锈钢等;按钢的功能特点分类,分为低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等。目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点和钢的化学成分特点以及两者相结合的方法分类。一般分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等,或分为铬不锈钢和镍不锈钢两大类。 2代表钢号、化学成分、室温力学性能: 马氏体不锈钢的代表钢号为1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等,铁素体不锈钢的代表钢号为1Cr17、1Cr17Ti、1Cr25等,奥氏体不锈钢的代表钢号为1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9(304)、00Cr18Ni9Ti(304L)、0Cr17Ni12Mo2(316)、00Cr17Ni14Mo2(316L)、0Cr18Ni11Ti(321)、0Cr18Ni11Nb(347)等,双相不锈钢的代表钢号为00Cr26Ni7Mo2Ti等。 为了清楚,将它们列表来说明见表1、表2、表3。 不锈钢用于在钢管方面,国内当前使用生产最多的是奥氏体不锈钢(约占90%以上)和少量的铁素体及双相不锈钢)。 表1国内不锈钢标准钢号对照表 表2马氏体、铁素体、奥氏体、双相不锈钢的化学成分 表3马氏体、铁素体、奥氏体和双相不锈钢的室温力学性能 钢管标准中常用术语介绍 (1)通用术语 ①交货状态 是指交货产品的最终塑性变形或最终热处理的状态。一般不经过热处理交货的称热轧或冷拔(轧)状态或制造状态;经过热处理交货的称热处理状态,或根据热处理的类别称正火(常化)、调质、固溶、退火状态。订货时,交货状态需在合同中注明。 ②按实际重量交货或按理论重量交货 实际重量--交货时,其产品重量是按称重(过磅)重量交货; 理论重量--交货时,其产品重量是按钢材公称尺寸计算得出的重量。其计算公式如下(要求按理论重量交货者,需在合同中注明): 钢管每米的理论重量(钢的密度为7.85kg/dm3)计算公式: W=0.02466(D-S)S 式中:W--钢管每米理论重量,kg/m; D--钢管的公称外径,mm; S--钢管的公称壁厚,mm。 ③保证条件 按现行标准的规定项目进行检验并保证符合标准的规定,称做保证条件。保证条件又分为: A、基本保证条件(又称必保条件)。无论客户是否在合同中注明。均需按标准规定进行该项检验,并保证检验结果符合标准规定。 如化学成分、力学性能、尺寸偏差、表面质量以及探伤、水压实验或压扁或扩口等工艺性能实验,均属必保条件。 B、协议保证条件:标准中除基本保证条件外,尚有"根据需方要求,经供需双方协商,并在合同中注?quot;或"当需方要求……时,应在合同中注明";还有的客户,对标准中基本保证条件提出加严要求(如成分、力学性能、尺寸偏差等)或增检验项目(如钢管椭圆度、壁厚不均等)。上述条款及要求,在订货时,由供需双方协商,签署供货技术协议并在合同中注明。因此,这些条件又称为协议保证条件。有协议保证条件的产品,一般均要加价的。 ④批 标准中的"批"是指一个检验单位,即检验批。若以交货单位组批,称交货批。当交货批量大时,一个交货批可包括几个检验批;当交货批量少时,一个检验批可分为几个交货批。 "批"的组成通常有下列规定(详见有关标准): A、每批应由同一牌号(钢级)、同一炉(罐)号或同一母炉号、同一规格和同一热处理(炉次)的钢管组成。 B、对于优质碳素钢结构管、流体管,可以不同炉(罐)的同一牌号、同一规格和同一热处理制度(炉次)的钢管组成。 C、焊接钢管每批应由同一牌号(钢级)、同一规格的钢管组成。 ⑤优质钢和高级优质钢 在GB/T699-1999和GB/T3077-1999标准中,其牌号后面带有"A"字者,为高级优质钢,反之为一般优质钢。 高级优质钢在下列的部分或全部优于优质钢: A、缩小成分含量范围; B、减少有害元素(如硫、磷、铜)含量; C、保证较高纯净度(要求非金属夹杂物含量少); D、保证较高力学性能和工艺性能。 ⑥纵向和横向 标准中称纵向是指与加工方向平行(即顺加工方向)者;横向是指与加工方向垂直(加工方向即钢管轴向)。 做冲击功实验时,纵向试样的断口因与加工方向垂直。故称横向断口;横向试样的断口因与加工方向平行,故称纵向断口。 (2)钢管外形,尺寸术语 ①公称尺寸和实际尺寸 A、公称尺寸:是标准中规定的名义尺寸,是用户和生产企业希望得到的理想尺寸,也是合同中注明的订货 尺寸。 B、实际尺寸:是生产过程中所得到的实际尺寸,该尺寸往往大于或小于公称尺寸。这种大于或小于公称尺寸的现象称为偏差。 ②偏差和公差 A、偏差:在生产过程中,由于实际尺寸难于达到公称尺寸要求,即往往大于或小于公称尺寸,所以标准中规定了实际尺寸与公称尺寸之间允许有一差值。差值为正值的叫正偏差,差值为负值的叫负偏差。 B、公差:标准中规定的正、负偏差值绝对值之和叫做公差,亦叫"公差带"。 偏差是有方向性的,即以"正"或"负"表示;公差是没有方向性的,因此,把偏差值称为"正公差"或"负公差"的叫法是错误的。 ③交货长度 交货长度又称用户要求长度或合同长度。标准中对交货长度有以下几种规定: A、通常长度(又称非定尺长度):凡长度在标准规定的长度范围内而且无固定长度要求的,均称为通常长度。例如结构管标准规定:热轧(挤压、扩)钢管3000mm~12000mm;冷拔(轧)钢管2000mmm~10500mm。 B、定尺长度:定尺长度应在通常长度范围内,是合同中要求的某一固定长度尺寸。但实际操作中都切出绝对定尺长度是不大可能的,因此标准中对定尺长度规定了允许的正偏差值。 以结构管标准为: 生产定尺长度管比通常长度管的成材率下降幅度较大,生产企业提出加价要求是合理的。加价幅度各企业不尽一致,一般为基价基础上加价10%左右。 C、倍尺长度:倍尺长度应在通常长度范围内,合同中应注明单倍尺长度及构成总长度的倍数(例如 3000mm×3,即3000mm的3倍数,总长为9000mm)。实际操作中,应在总长度的基础上加上允许正偏差20mm,再加上每个单倍尺长度应留切口余量。以结构管为例,规定留切口余量:外径≤159mm为5~10mm;外径>159mm 为10~15mm。 若标准中无倍尺长度偏差及切割余量规定时,应由供需双方协商并在合同中注明。倍长尺度同定尺长度一样,会给生产企业带来成材率大幅度降低,因此生产企业提出加价是合理的,其加价幅度同定尺长度加价幅度 基本相同。 D、范围长度:范围长度在通常长度范围内,当用户要求其中某一固定范围长度时,需在合同中注明。 例如:通常长度为3000~12000mm,而范围定尺长度为6000~8000mm或8000~10000mm。 可见,范围长度比定尺和倍尺长度要求宽松,但比通常长度加严很多,也会给生产企业带来成材率的降低。因此生产企业提出加价是有道理的,其加价幅度一般在基价上加价4%左右。 ④壁厚不均 钢管壁厚不可能各处相同,在其横截面及纵向管体上客观存在壁厚不等现象,即壁厚不均。为了控制这种不均匀性,在有的钢管标准中规定了壁厚不均的允许指标,一般规定不超过壁厚公差的80%(经供需双方协商后执行)。 ⑤椭圆度 在圆形钢管的横截面上存在着外径不等的现象,即存在着不一定互相垂直的最大外径和最小外径,则最大外径与最小外径之差即为椭圆度(或不圆度)。为了控制椭圆度,有的钢管标准中规定了椭圆度的允许指标,一般规定为不超过外径公差的80%(经供需双方协商后执行)。 ⑥弯曲度 钢管在长度方向上呈曲线状,用数字表示出其曲线度即叫弯曲度。标准中规定的弯曲度一般分为如下两种: A、局部弯曲度:用一米长直尺靠量在钢管的最大弯曲处,测其弦高(mm),即为局部弯曲度数值,其单位为mm/m,表示方法如2.5mm/m。此种方法也适用于管端部弯曲度。 B、全长总弯曲度:用一根细绳,从管的两端拉紧,测量钢管弯曲处最大弦高(mm),然后换算成长度(以米计)的百分数,即为钢管长度方向的全长弯曲度。 例如:钢管长度为8m,测得最大弦高30mm,则该管全长弯曲度应为: 0.03÷8m×100%=0.375% ⑦尺寸超差 尺寸超差或叫尺寸超出标准的允许偏差。此处的"尺寸"主要指钢管的外径和壁厚。通常有人把尺寸超差习惯叫"公差出格",这种把偏差和公差等同起来的叫法是不严密的,应叫"偏差出格"。此处的偏差可能是"正" 的,也可能是"负"的,很少在同一批钢管中出现"正、负"偏差均出格的现象。 (3)化学分析术语 钢的化学成分是关系钢材质量和最终使用性能的重要因素之一,也是编制钢材,乃至最终产品热处理制度的主要依据。因此,在钢材标准的技术要求部分,往往第一项就规定了钢材适用的牌号(钢级)及其化学成分,并以表格形式列入标准中,是生产企业和客户验收钢及钢材化学成分的重要依据。①钢的熔炼成分一般标准中规定的化学成分即指熔炼成分。它是指钢冶炼完毕、浇注中期的化学成分。为使其具有一定代表性,即代表该炉或罐的平均成分,在取样标准方法中规定,将钢水在样模内铸成小锭,在其上刨取或钻取样屑,按规定的标准方法(GB/T223)进行分析,其结果必须符合标准化学成分范围,也是客户验收的依据。 ②成品成分 成品成分又叫验证分析成分,是从成品钢材上按规定方法(GB/T222)钻取或刨取样屑,并按规定的标准方法(GB/T223)进行分析得来的化学成分。钢在结晶和以后塑性变形中,因钢中合金元素分布的不均匀(偏析),因此允许成品成分与标准成分范围(熔炼成分)之间存在有偏差,其偏差值应符合GB/T222之规定。 钢材的成品成分主要是供使用部门或质量检验部门验收钢材质量使用的,生产企业一般不做成品分析(用户要求者除外),但应保证成品分析符合标准规定。 ③仲裁分析 由于两个实验室分析同一样品的结果有显著差别并超出两个实验室的允许分析误差,或者生产企业与使用部门、需方与供方对同一样品或同一批钢材的成品分析有分歧意见时,可由第三方具有丰富分析经验的权威单位(如中国钢铁研究总院或具有商检资格的检验部门)进行再分析,即称之谓仲裁分析。仲裁分析结果即为最终判定依据。(4)力学性能术语 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)。 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。 硬度值用下式计算: 当用A和C标尺试验时,HR=100-e 当用B标尺试验时,HR=130-e 式中e--残余压痕深度增量,其什系以规定单位0.002mm表示,即当压头轴向位移一个单位(0.002mm)时,即相当于洛氏硬度变化一个数。e值愈大,金属的硬度愈低,反之则硬度愈高。 上述三个标尺适用范围如下: HRA(金刚石圆锥压头)20-88 HRC(金刚石圆锥压头)20-70 HRB(直径1.588mm钢球压头)20-100 洛氏硬度试验是目前应用很广的方法,其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材料,它弥补了布氏法的不是,较布氏法简便,可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是,由于其压痕小,故硬度值不如布氏法准确。 C、维氏硬度(HV) 维氏硬度试验也是一种压痕试验方法,是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力(F)压入试验表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量压痕两对角线长度。 维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商,其计算公式为: 式中:HV--维氏硬度符号,N/mm2(MPa); F--试验力,N; d--压痕两对角线的算术平均值,mm。 维氏硬度采用的试验力F为5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100 (980.7)Kgf(N)等六级,可测硬度值范围为5~1000HV。 表示方法举例:640HV30/20表示用30Hgf(294.2N)试验力保持20S(秒)测定的维氏硬度值为 640N/mm2(MPa)。 维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点,而克服了它们的基本缺点,但不如洛氏法简便。维氏法在钢管标准中很少用。 ⑥冲击韧性指标 冲击韧性是反映金属才来哦对外来冲击负荷的抵抗能力,一般由冲击韧性值(ak)和冲击功(Ak)表示, 其单位分别为J/cm2和J(焦耳)。 冲击韧性或冲击功试验(简称"冲击试验"),因试验温度不同而分为常温、低温和高温冲击试验三种;若按试样缺口形状又可分为"V"形缺口和"U"形缺口冲击试验两种。 冲击试验:用一定尺寸和形状(10×10×55mm)的试样(长度方向的中间处有"U"型或"V"型缺口,缺口深度2mm)在规定试验机上受冲击负荷打击下自缺口处折断的实验。 A、冲击吸收功Akv(u)--具有一定尺寸和形状的金属式样,在冲击负荷作用下折断时所吸收的功。单位为焦耳(J)或Kgf . m。 B、冲击韧性值akv(u)--冲击吸收功除以试样缺口处底部横截面积所得的商。单位为焦耳/厘米2(J/cm2)或公斤力 . 米/厘米2(Kgf . m/cm2)。计算公式为: 式中:Akv(u)--试样折断时所吸收的功,Kgf . m(J); S --试样缺口处底部横截面面积,cm2。 常温冲击试验温度为20±50C;低温冲击试验温度范围为<15~-1920C;高温冲击试验温度范围为35~ 10000C。 低温冲击试验所用冷却介质一般为无毒、安全、不腐蚀金属和在试验温度下不凝固的液体或气体。如无水乙醇(酒精)、固态二氧化碳(干冰)或液氮雾化气(液氮)等。