钢管材质怎样区分

  1、钢材的概念：钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成我们所需要的各种形状、尺寸和性能的材料。

  钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资，应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类、为了便于组织钢材的生产、订货供应和搞好经营管理工作，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。

  2、钢材的生产方法

  大部分钢材加工都是钢材通过压力加工，使被加工的钢(坯、锭等)产生塑性变形。根据钢材加工温度不钢材同以分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有：

  轧制：将钢材金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙(各种形状)，因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产钢材型材、板材、管材。分冷轧、热轧。

  锻造钢材：利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺钢材寸较大的材料。

  拉拨钢材：是将已经轧制的金属坯料(型、管、制品等)通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。

  挤压：是钢材将金属放在密闭的挤压简内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方法，多用于生产有色金属材钢材

  一、黑色金属、钢和有色金属 在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢材钢与有色金属的基本概念。

  1、黑色金属是指铁和铁的合金。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁钢材为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。

  生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和钢材制造铸件。 把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁(液状)，把液状铸铁浇铸成铸件钢材，这种铸铁叫铸铁件。

  铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在钢材炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。

  2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直钢材接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。钢材钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。

  3、钢材有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴钢材、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钢材钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。以上这些有色金属都称为工业用金属，钢材此外还有贵重金属：铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等钢材。

  二、钢材的分类

  钢是钢材含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种钢材多样，其主要方法有如下七种：

  1、钢材按品质分类

  (1) 普通钢(P≤0.045%，S≤0.050%)

  (2) 优钢材质钢(P、S均≤0.035%)

  (3) 高级优质钢(P≤0.035%，S≤0.030%)

  2.、按化学成份分类

  (1) 碳素钢：钢材a.低碳钢(C≤0.25%);b.中碳钢(C≤0.25~0.60%);c.高碳钢(C≤0.60%)。

  (2) 合金钢：a.低合金钢(合金元素总含量≤5%);b.中合金钢(合金元素总含量>5~10%);c.高合金钢(合金元素总含量>10%)。

  3、钢材按成形方法分类：(1) 锻钢;(2) 铸钢;(3) 热轧钢;(4) 冷拉钢。

  4、钢材按金相组织分类

  (1) 退火状态的：a.亚共析钢(铁素体+珠光体);b.共析钢(珠光体);c.过共钢材析钢(珠光体+渗碳体);d.莱氏体钢(珠光体+渗碳体)。

  (2) 正火状态的：a.珠光体钢;b.贝氏体钢;c.马氏体钢;d.奥氏体钢。

  (3) 钢材无相变或部分发生相变的 5、按用途分类

  1) 建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢;b.低合金结构钢;c.钢筋钢。

  (2) 钢材结构钢

  a.机械制造用钢：(a)调质结构钢;(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢;(c)易切结构钢;(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。

  b.弹簧钢

  c.轴承钢

  (3) 工具钢：a.碳素工具钢;b.合金工具钢;c.高速工具钢。

  (4) 特殊性能钢：a.不锈耐酸钢;b.耐热钢：包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢;c.电热合金钢;d.耐磨钢;e.低温用钢;f.电工用钢。

  (5) 专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

  6、综合分类

  (1)普通钢

  a.碳素结构钢：(a) Q195;(b) Q215(A、B);(c) Q235(A、B、C);(d) Q255(A、B);(e) Q275。

  b.低合金结构钢

  c.特定用途的普通结构钢

  (2)优质钢(包括高级优质钢)

  a.钢材结构钢：(a)优质碳素结构钢;(b)合金结构钢;(c)弹簧钢;(d)易切钢;(e)轴承钢;(f)特定用途优质结构钢。

  b.工具钢：(a)碳素工具钢;(b)合金工具钢;(c)高速工具钢。

  c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢;(b)耐热钢;(c)电热合金钢;(d)电工用钢;(e)高锰耐磨钢。

  7、按冶炼方法分类

  (1) 按炉种分

  a.平炉钢：(a)酸性平炉钢;(b)碱性平炉钢。

  b.转炉钢：(a)酸性转炉钢;(b)碱性转炉钢。或 (a)底吹转炉钢;(b)侧吹转炉钢;(c)顶吹转炉钢。

  c. 电炉钢：(a)电弧炉钢;(b)电渣炉钢;(c)感应炉钢;(d)真空自耗炉钢;(e)电子束炉钢。

  (2)钢材按脱氧程度和浇注制度分

  a.沸腾钢;b.半镇静钢;c.镇静钢;d.特殊镇静钢。
焊管轧辊机是目前应用最普便的一种焊管加工机器，它以加工效率高，加工的焊管质量好著称。轧辊的寿命主要取决于轧辊的内在性能和工作受力，内在性能包括强度和硬度等方面。要使轧辊具有足够的强度，主要从轧辊材料方面来考虑;硬度通常是指轧辊工作表面的硬度，它决定轧辊的耐磨性，在一定程度上也决定轧辊的使用寿命，通过合理的材料选用和热处理方式可以满足轧辊的硬度要求。

  淬火工艺是焊管轧辊机加工工艺的集中体现。了解焊管轧辊机的加工工艺我们必须先了解一下淬火工艺，轧辊在粗车和半精车以后，精车以前要进行淬火和低温回火，淬火是为了改变轧辊的组织形态，将退伙后的球状珠光体变为回火马氏体和少量残留奥氏体，提高轧辊表面硬度和耐磨性;获得足够的强度和韧性;延长轧辊的使用寿命。淬火后轧辊可能有轻微变形，因此精加工应在退火后进行。淬火后由于急冷使组织内产生很大的内应力，容易产生裂纹，经回火可消除内应力，防止开裂;淬火组织中的淬火马氏体和残留奥氏。

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 螺旋焊管,焊缝相对管体轴线成螺旋分布的管材。主要用作输送管道、管桩和一些结构用管等。产品规格：外径300～3660mm，壁厚3．2～25．4mm。



螺旋焊管生产的特点是：

  (1)可用同一宽度的带材生产多种外径的管材；

  (2)管材的平直度好，尺寸较精确，内外螺旋焊缝增加了管体刚性，所以焊后无需定径、矫直工序；

  (3)易于实现机械化、自动化和连续化生产；

  (4)与相近规模的其他装备比，外形尺寸小，占地和投资少，建设快；

  (5)与同尺寸的直缝焊管比，管材单位长度上的焊缝较长，因而生产力较低。
1, 下山成型法

  焊管设备下山成型可明显的减少边缘延伸.

  2, 加大管坯中部延伸

  成型操作时,加大开口孔型的压下量,使上下辊之间的辊缝略小于管坯厚度,,既管坯中部受到微量压延,使中部产生稍大的延伸,以减少边缘的相对延伸量.中部延伸若大于边缘延伸,则出口处出现向上弯曲,若小于边缘延伸,则向下弯曲,调整操作时应以平直为好.

  中部延伸增加了成型机的变形工,使电力消耗增加,轧辊磨损严重,设备容易损坏,当管坯与轧辊表面有相对滑动时,容易产生辊印和划伤.



  3, 增加变形区长度

  在可能的情况下,增加参加变形机架数目,即增加变形区长度,相对减少了两相邻机架间的变形量,由于边缘延伸和该架成型高度民主的平方成正比,可显著减少边缘延伸量.

  4, 增大辊径

  增大辊径,就是增大了该架的变形区长度,边缘延伸和孔型变形区长度成反比,在可能的条件下,尽量增大轧辊直径,可使边缘延伸减小.

  5, 缩小机架间距离

  管坯边缘在机架之间受到压缩变型力. 当架距较大时,在各架积累的边缘延伸必须由最后几架机座压缩和吸收,容易引起鼓包.缩短架距,实质上也就是增加机架数目,可以随时由各架将边缘延伸压缩和吸收,,改善了成型条件.但架距不能太小,必须留出足够的操作空间.
通常是根据成型参数来设计螺旋焊管的成型结构，在其成型过程中，还需要考虑到应力状态。带钢在加工成螺旋管坯后，管壁所产生的应力主要受到带钢成形过程中的成形力大小的影响。根据塑性变形理论可知，当带钢成形时的相对弯曲半径等于100时，塑性变形会表现得非常明显。
 

在带钢进行弯曲变形的过程中，会有很大一部分转换成热能，因而会导致螺旋焊管温度上升，只有极小部分功会停留在金属中，在金属内部形成残余应力。其中，金属中的大部分储能为晶格畸变应力，主要表现为管壁发生形变硬化，钢管的抗拉强度会增加。同时，内层金属和万层金属分别受到压力和拉力的作用，会产生反向的塑性变形，进而发生包辛格效应，导致带钢的屈服强度下降。


 

同时还要对螺旋焊管成形工艺进行合理设计，通常是采用弹复控制设计，这样可以有效实现对管坯弹复状态的控制，从而保证管坯的弹复状态达到设计要求。对管坯弹复状态产生影响的主要因素是材料的屈服强度。
比如在进行螺旋焊管结构设计的时候，我们可以通过在不同弹复条件下使用材料加工成合格的管坯，下面分别对通过对最大和最小屈服条件进行控制来实现对管坯弹复状态的控制。事实上，关于其的工艺设计可以利用完整的数学模形进行表达，使每个环节更加清晰的呈现出来。
 

与此同时，对于现场工作的管理也提供管理便捷，且对于提高螺旋焊管的成形质量具有重要作用。此外关于螺旋焊管成形工艺的初步设计，在实际施工过程中需要根据原料减半的实际数据对初步设计进行修正，提高设计结果的准确度。
焊管产品不仅类型丰富，而且关于其的加工工艺和成型方法也多式多样。大多数情况下，在成型之后，最后一道工序都是对焊接后管坯再进行一次全长扩径，以提高焊接管形质量。也就是说，扩径工艺成为了大口径直缝焊管生产中确保成品管质量的一道重要工序。

所谓扩径，其实是属于一道采用液压或者是机械方法对钢管的内部施加一定作用力，从而使钢管沿着径向向外扩胀成型的压力加工工艺。机械方式比液压方式，设备简单且效率更高，因而目前在实际应用中更为常见。尤其是在非常先进的几条大口径直缝焊管制管线扩径工序中被采用。



总的来说，在对焊管产品经扩径加工的过程中，主要可以分为五个阶段。第一是初步整圆阶段：扇形块打开直到所有扇形块都接触到钢管内壁，此时步长范围内钢管内圆管中各点半径大小都几乎一致，钢管得到初步整圆。第二是名义内径阶段：扇形块从前段位置开始降低运动速度，直到抵达要求位置，这个位置是质量要求的成品管内圆周位置。

第三个阶段叫做弹复补偿阶段，也就是说焊管的扇形块将会逐渐速度减小，直到抵达要求位置，这个位置是工艺设计要求的弹复前钢管内圆周位置。第四是保压稳定阶段：扇形块在弹复前钢管内圆周位置一段时间保持不动，这是设备和扩径工艺要求的保压稳定阶段。

最后一个阶段叫做卸荷回归，此时扇形块从弹复前焊管的圆周位置不断的进行回缩，直最终将达到初始扩径的位置，这是扩径工艺要求的扇形块最小收缩直径。在实际应用中，工艺简化中，2、3步骤可以合并简化，这对钢管的扩径质量没有影响。
焊接焊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，焊接焊管采用的坯料是钢板或带钢。如何才能使钢带或钢板焊接在一起哪，焊接的技巧有哪些?

1、根据用途来分，焊接焊管有一般用途和高温高压用等，后者用的管子往往是特种合金钢，必须考虑和解决焊缝在焊接过程中产生收缩裂缝问题和热影响区管材机械性能不因焊接作业影响而过大变化。

2、根据管壁厚薄来分，钢带等比较薄的材料制成的管子可以使用高频焊接，有些薄壁管可以用保护气体方法焊接;壁厚超过2mm的管材可以用手弧焊。

3、根据管材的直径大小来分，直径小只能一面焊的和技工可以钻进管子里去实施两面焊接的。单面焊接的对焊工技术提出要求，能做到单面焊接两名成形，通过钢球试验，保证截面积通过能力和焊缝成形均符合设计要求。

4、只要管子材料是高强度合金钢，包括耐温、耐压、耐磨、耐低温的合金钢钢管，都要在焊接工艺上着重落实防止由于焊接高温作业产生马氏体组织，出现裂缝的倾向，工艺上一般要求是，焊条要选择好，并且按要求焙烘发给焊工使用，焊缝两边焊前要去油、去水、去锈、去杂物，清洁干净，焊接线能量尽可能小些，尽量减少焊接过程中摆动，最后一道焊缝的排列尽可能对热影响区有退火作用。焊后缓冷，用石棉布等盖上等等措施。

5、为了保证管子的焊接质量，对焊工要培训和考试，合格上岗。焊工要焊好钢管，除了基本理论，要琢磨操作技巧，管子的焊接过程可能包含着俯焊、立焊和仰焊几种姿态(管子不能转动情况下)，选择好电流的大小要照顾到立焊和仰焊的成形(有些管子不是很大，一次成形，无法中途调整电流)，过程当中控制好电弧的稳定和成形，可以适当摆动，要成形和必要的摆动结合好。

20世纪30年代以来，随着优质带钢连轧生产的迅速发展以及焊接和检验技术的进步，焊缝质量不断提高，焊接钢管的品种规格日益增多，并在越来越多的领域代替了无缝钢管。焊接焊管比无缝钢管成本低、生产效率高。
接触焊是以一对铜电极与被焊接的钢管两边部相接触，感应电流穿透性好，高频电流的两个效应因铜电极与钢板直接接触而得到最大利用，所以接触焊的焊接效率较高而功率消耗较低，在高速低精度管材生产中得到广泛应用，在生产特别厚的钢管时一般也都需要采用接触焊。