20#鍋爐管

①抗拉強(qiáng)度(σb)

試樣在拉伸過程中，在拉斷時(shí)所承受的最大力(Fb)，出以試樣原橫截面積(So)所得的應(yīng)力(σ)，稱為抗拉強(qiáng)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。計(jì)算公式為:

式中:Fb--試樣拉斷時(shí)所承受的最大力，N(牛頓); So--試樣原始橫截面積，mm2。

②屈服點(diǎn)(σs)

具有屈服現(xiàn)象的金屬材料，試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續(xù)伸長時(shí)的應(yīng)力，稱屈服點(diǎn)。若力發(fā)生下降時(shí)，則應(yīng)區(qū)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(yīng)力; 下屈服點(diǎn)(σsl):當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)，屈服階段中的最小應(yīng)力。

屈服點(diǎn)的計(jì)算公式為:

式中:Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恒定)，N(牛頓)So--試樣原始橫截面積，mm2。

③斷后伸長率(σ)

在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其標(biāo)距所增加的長度與原標(biāo)距長度的百分比，稱為伸長率。以σ表示，單位為%。計(jì)算公式為:

式中:L1--試樣拉斷后的標(biāo)距長度，mm; L0--試樣原始標(biāo)距長度，mm。

④斷面收縮率(ψ)

在拉伸試驗(yàn)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，稱為斷面收縮率。以ψ表示，單位為%。計(jì)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(biāo)

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

鋼管的分類:鋼管分無縫鋼管和焊接鋼管(有縫管)兩大類。按斷面形狀又可分為圓管和異形管，廣泛應(yīng)用的是圓形鋼管，但也有一些方形、矩形、半圓形、六角形、等邊三角形、八角形等異形鋼管。 對(duì)于承受流體壓力的鋼管都要進(jìn)行液壓試驗(yàn)來檢驗(yàn)其耐壓能力和質(zhì)量，在規(guī)定的壓力下不發(fā)生泄漏、浸濕或膨脹為合格，有些鋼管還要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或需方要求進(jìn)行卷邊試驗(yàn)、擴(kuò)口試驗(yàn)、壓扁試驗(yàn)等。

1、概述

(1)生產(chǎn)制造方法:

①一般鍋爐鋼管使用溫度在350℃以下，國產(chǎn)管主要用10號(hào)、20號(hào)碳結(jié)鋼熱軋管或冷拔管制造。

②高壓鍋爐鋼管使用時(shí)經(jīng)常處于高溫和高壓條件，管子在高溫?zé)煔夂退魵獾淖饔孟?，?huì)發(fā)生氧化和腐蝕。要求鋼管具有高的持久強(qiáng)度，高的抗氧化腐蝕性能，并有良好的組織穩(wěn)定性。

(2)用途:

①一般鍋爐管主要用來制造水冷壁管、沸水管、過熱蒸汽管、機(jī)車鍋爐用的過熱蒸汽管，大、小煙管及拱磚管等。

②高壓鍋爐管主要用來制造高壓和超高壓鍋爐的過熱器管、再熱器管、導(dǎo)氣管、主蒸汽管等。

2.種類

鍋爐鋼管按所承受的高溫性能分為一般鍋爐管和高壓鍋爐管。無論一般鍋爐管或高壓鍋爐管按其用途要求不同又可分為各種鋼管。

3.規(guī)格及外觀質(zhì)量

(1)GB3087-82《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。各種結(jié)構(gòu)鍋爐用鋼管規(guī)格，外徑10~426mm，共計(jì)43種。壁厚1.5~26mm共計(jì)29種。但機(jī)車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管的外徑和壁厚另有規(guī)定。

(2)GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》熱軋管的外徑22~530mm，壁厚20~70mm不等。冷拔(冷軋)管外徑10~108mm，壁厚2.0~13.0mm不等。

(3)GB3087-82《低中壓鍋爐用無縫鋼管》和GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》的規(guī)定。外觀質(zhì)量:鋼管內(nèi)外表面不允許有裂縫、折疊、軋折、結(jié)疤、離層和發(fā)紋。這些缺陷應(yīng)完全清除掉。清除深度不得超過公稱壁厚的負(fù)偏差，其清理處實(shí)際壁厚不得小于壁厚所允許的最小值。

4.化學(xué)成分檢驗(yàn)

(1)GB3087-82《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。化學(xué)成分試驗(yàn)方法按GB222-84及GB223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》中的有關(guān)部分。

(2)GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定?；瘜W(xué)成分試驗(yàn)方法按GB222-84及《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》、GB223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》中的有關(guān)部分。

(3)進(jìn)口鍋爐鋼管的化學(xué)成分檢驗(yàn)按合同規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

5.鍋爐鋼管采用鋼號(hào)

(1)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)有20G、20MnG、25MnG。

(2)合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等。

(3)有銹耐熱鋼常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb鍋爐管除保證化學(xué)成分和機(jī)械性能外，要逐根做水壓試驗(yàn)，要作擴(kuò)口、壓扁試驗(yàn)。鋼管以熱處理狀態(tài)交貨。

此外，對(duì)成品鋼管顯微組織、晶粒度、脫碳層也有一定要求。

6.物理性能檢驗(yàn)

(1)GB3087-82《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。拉力試驗(yàn)按GB/T228-87，水壓試驗(yàn)按GB/T241-90，壓扁試驗(yàn)按GB/T246-97，擴(kuò)口試驗(yàn)按GB/T242-97，冷彎試驗(yàn)按GB244-97。

(2)GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。拉力試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)和壓扁試驗(yàn)與GB3087-82規(guī)定相同;沖擊試驗(yàn)按GB229-94，擴(kuò)口試驗(yàn)按GB/T242-97，晶粒度試驗(yàn)按YB/T5148-93;顯微組織檢驗(yàn)按GB13298-91，脫碳層檢驗(yàn)按GB224-87，超聲波檢驗(yàn)按GB/T5777-96。

(3)進(jìn)口鍋爐管的物理性能檢驗(yàn)及指標(biāo)按合同規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

7.主要進(jìn)出口情況

(1)鍋爐鋼管主要進(jìn)口國家是日本、德國。經(jīng)常進(jìn)口的規(guī)格有15914.2mm;2734.0mm;219.110.0mm;41975mm;406.460mm等。最小的規(guī)格是31.84.5mm，長度一般為5~8m不等。

(2)在進(jìn)口索賠案例中，德國曼內(nèi)斯曼鋼管廠進(jìn)口的ST45無縫鍋爐管，經(jīng)超聲波探傷普查，發(fā)現(xiàn)少部分鋼管的內(nèi)部缺陷超過該廠規(guī)定及德國鋼鐵協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)從德國進(jìn)口的合金鋼管，鋼號(hào)主要有34CrMo4和12CrMoV等。這種鋼管高溫性能好，常用來作為高溫鍋爐用鋼管。

(4)日本進(jìn)口的合金管較多，規(guī)格有426.012mm5~8m;152.48.0mm12m;89.110.0mm6m;101.610.0mm12m;114.38.0mm6m;127.08.0mm9m等。執(zhí)行日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISG3458鋼號(hào)為STPA25。這種鋼管常用來作配套用高溫合金管。

①一般鍋爐管主要用來制造水冷壁管、沸水管、過熱蒸汽管、機(jī)車鍋爐用的過熱蒸汽管，大、小煙管及拱磚管等。

②高壓鍋爐管主要用來制造高壓和超高壓鍋爐的過熱器管、再熱器管、導(dǎo)氣管、主蒸汽管等。

2.種類

鍋爐管按所承受的高溫性能分為一般鍋爐管和高壓鍋爐管。無論一般鍋爐管或高壓鍋爐管按其用途要求不同又可分為各種鋼管。

3.規(guī)格及外觀質(zhì)量

(1)GB3087-82《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。各種結(jié)構(gòu)鍋爐用鋼管規(guī)格，外徑10~426mm，共計(jì)43種。壁厚1.5~26mm共計(jì)29種。但機(jī)車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管的外徑和壁厚另有規(guī)定。

(2)GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》熱軋管的外徑22~530mm，壁厚20~70mm不等。冷拔(冷軋)管外徑10~108mm，壁厚2.0~13.0mm不等。

(3)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》和GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》的規(guī)定。外觀質(zhì)量:鋼管內(nèi)外表面不允許有裂縫、折疊、軋折、結(jié)疤、離層和發(fā)紋。這些缺陷應(yīng)完全清除掉。清除深度不得超過公稱壁厚的負(fù)偏差，其清理處實(shí)際壁厚不得小于壁厚所允許的最小值。

4.化學(xué)成分檢驗(yàn)

(1)GB3087-2008《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定?；瘜W(xué)成分試驗(yàn)方法按GB222-84及GB223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》中的有關(guān)部分。

(2)GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定?；瘜W(xué)成分試驗(yàn)方法按GB222-84及《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》、GB223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》中的有關(guān)部分。

(3)進(jìn)口鍋爐鋼管的化學(xué)成分檢驗(yàn)按合同規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

5.鍋爐管采用鋼號(hào)

(1)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)有20G、20MnG、25MnG。

(2)合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等。

(3)有銹耐熱鋼常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb鍋爐管除保證化學(xué)成分和機(jī)械性能外，要逐根做水壓試驗(yàn)，要作擴(kuò)口、壓扁試驗(yàn)。鋼管以熱處理狀態(tài)交貨。

20#高壓鍋爐管 是屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB/T699-1999)， 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是依靠調(diào)整含碳(C)量來改善鋼的力學(xué)性能，因此，根據(jù)含碳量的高低，此類鋼又可分為:

低碳鋼--含碳量一般小于0.25%，如10、20鋼等;

中碳鋼--含碳量一般在0.25~0.60%之間，如35、45鋼等;

高碳鋼--含碳量一般大于0.60%。此類鋼一般不用于制造鋼管。

實(shí)際上，他們之間的含碳量并沒有明顯的界限。

此類鋼產(chǎn)量較大，用途較廣，一般多軋(鍛)制成圓、方、扁等型材、板材和無縫鋼管。主要用于制造一般結(jié)構(gòu)及機(jī)械結(jié)構(gòu)零、部件以及建筑結(jié)構(gòu)件和輸送流體用管道。根據(jù)使用要求，有時(shí)需熱處理(正火或調(diào)質(zhì))后使用。

高壓鍋爐用無縫鋼管(GB5310-1995)是用于制造高壓及其以上壓力的水管鍋爐受熱面用的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和不銹耐熱鋼無縫鋼管。

高壓鍋爐管是鍋爐管的一種。制造方法與無縫管相同，但對(duì)制造鋼管所用的鋼種有嚴(yán)格的要求。高壓鍋爐管使用時(shí)經(jīng)常處于高溫和高壓條件，管子在高溫?zé)煔夂退魵獾淖饔孟拢瑫?huì)發(fā)生氧化和腐蝕。要求鋼管具有高的持久強(qiáng)度，高的抗氧化腐蝕性能，并有良好的組織穩(wěn)定性。高壓鍋爐管主要用來制造高壓和超高壓鍋爐的過熱器管、再熱器管、導(dǎo)氣管、主蒸汽管等。

低中壓鍋爐管GB3087-1999、高壓鍋爐管GB5310-1999是用于制造各種結(jié)構(gòu)低高壓鍋爐過熱蒸汽管、沸水管及機(jī)車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋和冷拔(軋)無縫鋼管。結(jié)構(gòu)用無縫鋼管(GB/T8162-1999)是用于一般結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的無縫鋼管。

規(guī)格及外觀質(zhì)量:GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》熱軋管的外徑22~530mm，壁厚20~70mm不等。冷拔(冷軋)管外徑10~108mm，壁厚2.0~13.0mm不等。

異型無縫鋼管是除了圓管以外的其他截面形狀的無縫鋼管的總稱。按鋼管截面形狀尺寸的不同又可分為等壁厚異型無縫鋼管(代號(hào)為D)、不等壁厚異型無縫鋼管(代號(hào)為BD)、變直徑異型無縫鋼管(代號(hào)為BJ)。異型無縫鋼管廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件、工具和機(jī)械零部件。和圓管相比，異型管一般都有較大的慣性矩和截面模數(shù)，有較大的抗彎抗扭能力，可以大大減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)約鋼材。

我國管材及制管工業(yè)的發(fā)展趨勢

我國管材及制管工業(yè)正處于快速發(fā)展的大好時(shí)期，是朝陽工業(yè)。在當(dāng)前的大好形勢下，我們必須以市場為導(dǎo)向，既看到近期的需求，更要看到遠(yuǎn)期，避免盲目性，把資金、技術(shù)力量用在 " 刀刃上 " ，決不能一哄而上。

我國的管道工業(yè)在近十年必定處于快速發(fā)展的時(shí)期，這是由以下三個(gè)因素決定的:

1 、我國國民經(jīng)濟(jì)將會(huì)繼續(xù)保持快速發(fā)展的勢頭，這是國內(nèi)、外絕大多數(shù)經(jīng)濟(jì)專家所預(yù)測的;

2 、在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的進(jìn)程中，就像所有的發(fā)達(dá)國家一樣，我國必定會(huì)經(jīng)歷一場能源結(jié)構(gòu)的改變，即以煤為主逐步轉(zhuǎn)向以石油、天然氣為主，而后者均是由管道運(yùn)輸?shù)?

3 、成品油運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)變。我國早期成品油幾乎全部用火車運(yùn)輸，除軍用的 " 格拉 " 管線外，成品油管線幾乎為零。從安全考慮及經(jīng)濟(jì)效益的趨動(dòng)，相信未來十年管道輸送將全部代替火車運(yùn)送成品油。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家在七十年代已逐步取消火車運(yùn)送成品油，在這些國家的油管道中，就長度而言，成品油管道遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原油管道。

在管道的建設(shè)投資中，鋼管大致可占到 30-40 %左右，由此看出在管材和制管行業(yè)的投資有可能獲得較高的效益。但由另一方面看，由于人們愈來愈深的對(duì) HSE 的關(guān)切，所以對(duì)管材和制管的質(zhì)量要求愈來愈高，亦即對(duì)管道用鋼管的可靠性要求越來越高。再者由于在一定范圍的提高輸送壓力可節(jié)省投資、降低運(yùn)輸費(fèi)用，所以輸送壓力，尤其對(duì)輸氣管線有逐漸提高的趨勢，從而對(duì)管材的強(qiáng)度、沖擊韌性等一系列指標(biāo)的要求有所提高。此外由于油氣田逐漸向高寒地區(qū)、海上以及高含硫等資源進(jìn)展，這些也給管道鋼管及管材提出了更高要求。

由此看出，管材和制管行業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。我國冶金及制管業(yè)為我國管道工業(yè)的發(fā)展已做出了很大的貢獻(xiàn)，但要充分滿足未來的要求還需付出更大的努力，本文僅就此做進(jìn)一步闡述。

在我國未來管道工業(yè)的發(fā)展中，預(yù)計(jì)天然氣管道所用的鋼管重量約占油、氣管道總鋼管用量的 70 %以上，故在以下的論述中重點(diǎn)偏重在輸氣管線上。

化學(xué)成分檢驗(yàn)

(1)GB3087-82《低中壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定。化學(xué)成分試驗(yàn)方法按GB222-84及GB223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》中的有關(guān)部分。

(2)GB5310-95《高壓鍋爐用無縫鋼管》規(guī)定?；瘜W(xué)成分試驗(yàn)方法按GB222-84及《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》、GB223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》中的有關(guān)部分。

(3)進(jìn)口鍋爐鋼管的化學(xué)成分檢驗(yàn)按合同規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。