钢管管件钢材知识.docx

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钢管管件钢材知识

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CrMoV等元素,常见的钢种有:

15CrMo12Cr1MoV1Cr5Mo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,S0.025%

TS:

~550MpaYS:

~260MpaEL:

~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

Ni9%左右

Ti:

含少许

0Cr18Ni9—表示含碳量极低,≤0.08%

Cr18%左右

Ni9%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）类对焊类（BW）承插（SW）类及螺纹（TH）类弯头、三通、大小头、管帽弯头、三通、变径管、管帽各种管接头（由令、考贝仑、单头丝、双头丝、卜申、堵头等）

依据管件表面是否带有焊缝，可将管件分为有缝管件和无缝管件两大类,.GB12459-90即为无缝管件标准,GB/T13401-92即为有缝管件标准.

3.4管件标识：

所谓管件标识，也就是对某一种管件品种，要知道哪些参数才能唯一确定，这种管件的特征。

一般地讲。

必须知道以下参数：

⑴类别（弯头还要知道角度，弯曲半径；大小头还要知道是同心或偏心）

⑵材质

⑶通径大小及管制（以公称直径表示时,必须确认公制、英制）、

⑷壁厚或管标号。

⑸标准号（有时在标准号后加A或B表示管系为英制或公制）例如：

45°弯头R=1.5D,304L,DN100,SCH20,GB12459B偏心大小头,20#,DN150BSTDANSIB16.9三通316TIφ610*168*4GB/T13401当然,对生产计划,订单,询价单还必须知道数量。

3.5.有关管道及管件的英文代号汇总:

为了设计及书写的方便,经常用英文字母来代表有关内容。

现就常见的一些代号汇总如下：

类别代号全称含义

通用CSCarbonSteel碳钢

SSStainlessSteel不锈钢

BWButtWelding对焊

SWSocketWelding承插焊

THDThreaded螺纹

NPTNormalPipeThread普通管螺纹

NPTMNPTMale普通外管螺纹

NPTFNPTFemale普通内管螺纹

SQSquare方型，方头

HEXHex六角头

管件E（S）Elbow（s）短半径弯头

E（L）Elbow（l）长半径弯头

RCConc.reducer同心大小头

REEcc.reducer偏心大小头

TRTee（R）异径三通

TCTee（C）等径三通

CCap管帽

UnionUnion由令，活接头

CouplingCoupling考贝伦，束接

HalfcouplingHalfcoupling半考贝仑

PlugPlug堵头

BushingBushing仆申，内外丝

钢管知识大全上钢管行业网站：

钢管114

举例如下：

①45E（L）150BSCH40，20#,GB12459

45°1.5D无缝弯头φ159*7.11,20#钢,标准GB12459-90

②90E（S）-300-SCH10S,304L,ANSIB16.9

90°1.0D无缝弯头φ323.9*4.57,304L,标准ANSIB16.9

③RC500*300BSCH20,15CrMo,GB/T13401-92

焊缝同心大小头φ529*10/325*6.3,材质15CrMo标准GB/T13401

④TR100*100*80STD,20#,GB12459

无缝异径三通114.3*114.3*6.02/88.9*5.74,20#,GB12459

（为简便见,主管也可用一个数据表示,如:

TR100*80STD,100表示主管,80表示支管）

⑤C200BSCH80,316L,ANSIB16.9

管帽219*12.7316L,ANSIB16.9

⑥90E（L）2”1500LBSW,304,ANSIB16.11

90°承插弯头2”1500磅20#钢,标准:

ANSIB16.11

3.6管件常见标准：

管件中最常见的标准主要有四种：

GB12459-90无缝对焊管件国家标准（无缝）

GB/T13401-92焊缝管件国家标准（有缝）、

ANSIB16.9美标对焊管件标准（有缝或无缝）

ANSIB16.11承插及螺纹管件标准（美标）

有时下列标准也会用到:

HG514-87化工部管件标准

SHJ408-90中石化管件标准

JISB2311、JISB2312、JISB2316、日本管件标准

还有德国DIN标准等等。

四．法兰常识：

法兰是管道中起连接作用的重要部分，种类多，标准繁杂。

由于其主要起连接作用，因此，法兰的主要特性就是连接方式及密封形式，主导影响参数是管道压力（介质不同影响材质选定）：

一般地讲，低压系统（PN<2.5MPA）采用平焊或板式法兰,普通突面（RF）密封,中压系统（2.5-64MPA）采用对焊法兰,RF或凹凸面（FM/M）密封,高压系统（10.0MPA以上）,通常采用对焊法兰,梯型槽（RJ）密封。

在低压不锈钢系统中，有时为节约成本及检修方便，还采用松套法兰或活套环法兰。

4.1关于法兰标准：

目前，法兰标准比较多，国内有GB（国家标准），JB（机械部标准），HG（化工部标准）等，国外有ANSI（美标），JIS（日标），DIN（德标）等。

但目前使用较多的标准分为两大类别：

（1）以DIN标准为主的欧洲体系（包括DIN，GB，JB，HG20592）；

（2）以ANSI标准为主的美洲体系（包括ANSI，GB，HG20615）。

此二大类法兰可通过表示法兰压力等级的标识来区分。

（JIS标准为另一类体系的标准，不属此二类）

4.2法兰类型及标识:

（1）为便于设计及表述,世界各地习惯用字母符号表示法兰种类及密封面形式,如在HG20592,ANSIB16.5,DIN及JIS标准中均有如下表述:

代号意义说明

法兰类型SO平焊法兰Slip-on

WN对焊法兰Weld-neck

PL板式法兰Plate

PJ/PR（或PJ/RJ）活套环法兰不锈钢焊环+碳钢法兰

LP松套法兰不锈钢翻边+碳钢法兰

TH螺纹法兰

密封面形式-RF普通突面密封Rasedface

-M凸面密封配对使用

-FM凹面密封

-T榫面密封配对使用

-TG槽面密封

-RJ梯型槽密封RingJoint

-FF全平面密封FlateFace

（2）确定一种法兰的全部特征需知道以下几个方面:

1法兰制造标准如:

ANSIB16.5

2法兰类型如:

对焊法兰

3公称通经及管制（英制或公制）如:

DN150B

4压力等级如:

PN10或600LB

5密封面形式如:

RF

6材质如:

304L

几点说明:

1某些法兰标准与法兰类型,密封面形式是一一对应的,即给出标准就

知道了法兰类型和密封面形式.如:

JB81-59,HG5010-58.

2关于管制,一般讲,目前世界较通行的是英制,公制系列在国内的一些

老标准中应用较多.因此,一些老标准中仅含有公制.另外,如果通经

以英寸表示,一般就代表英制.

3关于字母代号,国内一些老标准未予采用,而HG20592-97则全面与

国际接轨,采用了通用符号.

4.3法兰类型举例：

（1）法兰DN100PN1.6RF,20#,HG5010-58

口径DN100,压力1.6MPA,普通突面,20#钢,配公制管平焊法兰

（2）WN-4”300LBRF,304,ANSIB16.5

口径4”,压力300磅,普通突面,材质304,配英制管平焊法兰

（3）PJ/PRDN300（A）PN4.0RF,304/20#,HG20592-97

口径DN300,压力4.0MPA,普通突面,304/20#钢,配英制管

活套环法兰

钢铁材质基础知识总汇

1.屈服点（σs）

钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。

设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs=Ps/Fo（MPa），MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：

帕斯卡=N/m2）

2.屈服强度（σ0.2）

有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。

3.抗拉强度（σb）

材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。

它表示钢材抵抗断裂的能力大小。

与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。

设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb=Pb/Fo（MPa）。

4.伸长率（δs）

材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。

5.屈强比（σs/σb）

钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。

屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。

6.硬度

硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。

它是金属材料的重要性能指标之一。

一般硬度越高，耐磨性越好。

常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

⑴布氏硬度（HB）

以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2（N/mm2）。

⑵洛氏硬度（HR）

当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。

它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。

根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：

HRA：

是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。

HRB：

是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。

HRC：

是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。

⑶维氏硬度（HV）

以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）

钢材商品知识

（一）----钢的分类

第一节钢的分类

一、黑色金属和有色金属

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，主要用来炼钢和制造铸件。

把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状,含碳量大于2.11%的铁碳合金），把液状铸铁浇铸成铸件，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，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。

含碳量低于2.11%的铁碳合金称为钢，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。

2、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、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、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，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。

二、钢的分类

钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。

钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：

1、按品质分类

（1）普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）

（2）优质钢（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：

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、按成形方法分类：

（1）锻钢；

（2）铸钢；（3）热轧钢；（4）冷拉钢。

4、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.