钢管管件中钢材知识.doc

钢管管件知识 一：管道系统概述 为了输送液体或气体，必须使用各种管道，管道中除直管道用钢管以外，还要用到各种管配件: 管道拐弯时必须用弯头，管道变径时要用大小头,分叉时要用三通，管道接头与接头相连接时要用法兰，为达到开启输送介质的目的，还要用各种阀门，为减少热膨冷缩或频繁振动对管道系统的影响，还要用膨胀节此外，在管路上，还有与各种仪器仪表相连接的各种接头﹑堵头等我们习惯将管道系统中除直管以外的其它配件统称为管配件二． 金属材料常识： 金属材料是我们日常生活及工业上应用最广泛的材料它主要分为钢﹑铁 及有色金属等几类，而其中的钢又是应用最多最普遍的材料，钢中主要成份是铁元素，其余部分是人为添加的合金元素及各种杂质正是由于这些添加的合金元素的品种不同.数量不同才形成了各种各样的钢，如普通碳钢，不锈钢，合金钢等等，在这些添加元素中，碳C起着非常重要的作用2.1 钢中常见化学元素： 各种钢中占多数百分比的为铁元素（Fe ），除之以外，通常还含有下列几种元素（通常称之为钢中的合金元素）：C（碳） Si（硅）Mn（锰）P（磷）S（硫）以及Cr（铬）Ni（镍）Mo（钼）Ti（钛）V（钒）等等。

一般情况下，其中P, S 为杂质成份，越低钢材质量越好 2.2 钢的分类： 按照钢中添加的合金元素品种的不同，我们可以将钢简单地分为三大类：碳钢.合金钢.不锈钢.⑴碳钢:其中合金元素只有C, Si, Mn, P, S五种,其按照P, S杂质含量高低,又分为普碳钢(P, S 一般≤0.040%),和优碳钢(P, S一般≤0.03%),常见钢种有: 普碳钢: Q215A.Q235BF. 优碳钢: 20#.45#.16Mn等.这种钢强度及韧性一般，不耐腐蚀,可用于要求不高的场合,成本最低.⑵合金钢:除碳钢中含有的5种元素以外,还添加了10%以下的Cr Mo V 等元素,常见的钢种有: 15CrMo 12Cr1MoV 1Cr5Mo 等.与碳钢相比,合金钢强度更高,耐温性能也提高,但抗腐蚀性能仍较差,因此,合金钢通常用于腐蚀不大的高温高压场合,如锅炉用钢,电厂热蒸汽输送等等,使用成本处于中等水平. ⑶不锈钢:通常是在碳钢基础上.增加了高比例的Cr, Ni等合金而成,含量比例可达20%以上常见钢种有：304 ,304L, 321, 316，316L，1Cr18Ni9Ti，前几种用数字表示的钢号为日本、美国钢号表示方法，最后一种（1Cr18Ni9Ti）为国内钢号表示方法。

下面以数字表示法钢号为例，说明几种不锈钢成分之间的关系： 作为一般性的了解，也为了便于初学者记忆，我们可以这样认为（但不是十分准确的说法）： 304-------基本型钢种，只含（C<0.08%）、 Cr（~18%）、 Ni（~9%） 304L-----超低碳C的304（C<0.05%）就叫 304L 321------- 304 + Ti（~0.5%） 316------- 304 + Mo(~2.5%)316L-----超低碳C的316（C<0.05%）就叫 316L不锈钢的强度、韧性指标是各种钢中最好的，其最特出的优点是抗腐蚀，在化工造纸等腐蚀性较强的场合就必须使用不锈钢，当然，其成本也是最高的2.3.钢的性能表示: 一种钢性能的好坏,总要用一些指标来反映,来表示.对于钢,我们通常用其所含的化学成份,机械性能的数值来反映其质量和性能机械性能通常有三个指标： 抗拉强度（σb, TS）：材料在拉断时能承受的最大外拉力 屈服强度（σs, YS）：材料发生塑性变形能承受的最小外拉力 延伸率( ψ, EL)：材料在拉断后，在长度方向上延长的百分比，此值越大，说明材料的塑性越好。

有时，还用硬度值、冲击韧性值等反映材料性能我们最常见的碳钢20#，Q235 及国外的 SS400，SS41， St37 等等，它们的性能是非常接近的，或者说基本可以相互替代，它们的有关参数大致如下：C：0.18-0.21% Si: 0.30% Mn:0.5% P,S 0.025%TS: ~550Mpa YS: ~260Mpa EL: ~ 25%2.4 钢的组织及其变化钢为什么会有性能的差别，其实与钢的内部组织结构有关通过显微镜可以看出，钢的内部是由许多不同的象细胞一样的小块块叠积而成的，再仔细观察，这些小块块其实归属于几种不同类别，我们通常将同一类的小块块称为一种“相”或一种“体”如我们平时所说的奥氏体、铁素体就是指钢中最常见的两种组织结构,也就是两种相一种钢中含有哪些相，每一种相所占的比例多少，相的形态如何，这些都直接影响钢的性能也就是说，如果钢中相的类型，比例，形态发生变化，钢的性能就要跟着发生变化那末，哪些因素会促使这些年变化呢？显然，钢的成分的变化肯定会影响钢的性能的变化，而对于成份固定的某一种钢来说，比如 20#钢，或者304L，当它们被进行形变加工，进行热处理时，其性能也会发生变化。

归纳起来，影响钢的性能的主要因素是：成份，变形和温度2.5钢的热处理： 为了使某种钢达到我们所希望的最佳性能，必须使其内部组织结构稳定于某一种稳定的结构状态 在很多情况下，我们都必须对钢进行热处理因为我们的很多产品都是经过加工变形而成的，上面提到经变形的钢，其组织结构就要发生变化，也就是说，钢的性能就发生了变化，而这种变化往往是我们所不愿意的，这时我们就必须采取热处理的办法来消除这些变化，恢复钢的本来特性当然，我们还有因为其他考虑，进行其它方式的热处理几种钢经冷，热变形后的热处理方法参见附表1 2.6 钢号表示方法:世界各国钢号表示方法不尽一样,但多数按两类方法来表示:一类以含有的合金之素及其含量来表示,一类以钢种代号及强度数值来表示例如：20#--表示含碳量为0.20%左右的优碳钢45#--表示碳量为0.45%左右的优碳钢1Cr18Ni9Ti—表示含碳量:0.1%以下Cr18%左右Ni 9%左右Ti: 含少许0Cr18Ni9—表示含碳量极低,≤0.08%Cr 18%左右Ni 9%左右Q235-----表示屈服强度＞235MPA的普碳钢SS400---表示抗拉强度＞400MPA的优碳钢2.7常用钢铁代号,成份性能 按照碳钢、合金钢、不锈钢三大类,我们汇总如附表2：三．管道系统常识3.1 管道常用材料： 管道中常用的原材料有：板材、管材和锻件。

⑴板材:常见板材有卷板、平板和开平板.卷板通常成卷交货,优点是可根据需要任意截取长度,缺点是必须有相应的开卷设备,板面平整度一般.平板通常是成张交货,优点是板面平整,便于运输,使用缺点是有时板材使用率较低.开平板是将卷板通过剪板机剪成一块块经板面平整后而成的.区分平板和开平板的方法,除观察其表面及边缘平整度,光滑度外,还有一简便方法:真正的平板,每张上均有钢厂出厂时的标记,如厂家、规格、钢号等字样,而在开平板上就没有这些记号.板材理论重量计算公式为： 碳 钢 板理重 =长*宽*厚*7.85/106 (毫米为单位, 重量为公斤) 不锈钢板理重 =长*宽*厚*7.91/106 (毫米为单位, 重量为公斤)例如: 一张 1500*6000*6 的不锈钢板: 理重=1500*6000*6*7.91=71190000, 小数点前移6位=71.19Kg⑵管材:这主要指圆管,可分为焊管(直缝焊管、螺旋焊管)及无缝管.焊管(也叫有缝管)通常用于压力较低(20KG/CM2)的管道,其中螺旋焊管又主要用于大口径(如DN400以上)系统,因此,其壁厚一般较薄(通常SCH10以下).无缝管则一般用于压力较高的管道,由于无缝管生产工艺所限,我们常用的工业无缝管,通常是热轧而成,因此市场上可供热轧无缝管的壁厚,对于一定口径的管材,通常是有一定下限的(一般在SCH10以上),此如: Φ27-Φ48 壁厚 ≥2.0 Φ57-Φ76 壁厚 ≥3.0 Φ89-Φ159 壁厚 ≥3.5 Φ168-Φ219 壁厚 ≥4.0(Φ168*3市场有，但较少) Φ273 壁厚 ≥6.0 Φ325-Φ377 壁厚 ≥8.0 Φ402-Φ426 壁厚 ≥9.0 Φ530-Φ630 壁厚 ≥10.0管材每米理论重量计算公式为: 碳 钢 管理重 =(外经-壁厚)*壁厚*0.02466 (毫米为单位, 重量为公斤) 不锈钢管理重 =(外经-壁厚)*壁厚*0.02491 (毫米为单位, 重量为公斤)) 例如: 一根6米长 273*8的不锈钢管: 每米理重=(273-8)*8*0.02491=52.81Kg 6米一根理重=52.81*6=316.86Kg(3)锻件：锻件通常用于制造法兰，承插件及某些接头。

3.2 管系通径及壁厚的表示方法： (1) 最简单明了的表示方法是: 管道的实际外径*实际壁厚，例如：Φ114.3*6.02 即表示管道外径为114.3mm，壁厚为6.02mm但在很多情况下，为便于设计，管道口径多用公称通径来表示，例如DN100，4”等壁厚用管标号SCH××表示，如SCH80来表示这些数值不代表实际外径或实际壁厚，它们只是一种标识由于世界各国使用上的习惯，某种公称通径（如DN100）所代表示实际外径并不是唯一的，归纳起来，主要有两种，一种称公制系列（B系列），一种称为英制系列（A系列）因此，如果只知道公称通径，而不知道属于A系列还是B系列，通常我们不能唯一确定它的实际外径例如DN100，如为A系列，则其代表管道外径为114.3mm，如果采用B系列，则某代表外径为108mm但DN100A就代表外径为114.3、DN100B就代表外径为108至于壁厚通常按照给出的管标号（如SCH20、STD、XS），查询相关标准中的有关表格，即可查到其代表的实际壁厚2) 有些老设计部门，尚沿用这样的习惯，以DN××表示的即为公制（B系列），以英寸表示的即表示英制（A系列）但根据目前实际情况，后一种情况，即“以英寸表示公称通径时，一般代表英制系列（A系列）”通常是正确的，但前一种情况已不再准确了。

目前较为流行的做法是不论公制英制均以DN××表示因此，凡以DN××表示通径而又未指出A系列、B系列的，必须明确其采用的管道系列，否则，就可能发生错误，如可能误将114.3的管道错成108管道3) 管道常用规格详见附表3，其中详细介绍了，公称通径，实际外径（分A系列、B系列），不同管标号（如SCH30、STD）所对应的实际壁厚3.3 管件的分类：一般地讲，在整条管线中，除直管以外的各种配件可以统称为管配件不过习惯地，我们将弯头、三通、大小头、管帽及各种管接头径称为管件，同时将法兰、阀门、膨胀节、管道支架等分别称呼以下主要就管件进行细分：依据直管与管件焊接时的焊接方式不同，可将管件分为两大类对焊类(BW):管件承插（SW）及螺纹（TH。