有色金属行业标准.docx

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有色金属行业标准

有色金属行业标准

《平板式太阳能集热器板芯组件用铜管》

（送审稿）编制说明

1.任务来源

根据《工业和信息化部办公厅关于印发2016年第四批行业标准制修订计划的通知》（工信厅科［2016］214号），有色金属行业标准《平板式太阳能集热器板芯组件用铜管》（计划编号2016-1954T-AH）由全国有色金属标准化技术委员会负责归口，由铜陵市宏安太阳能科技有限公司牵头起草。

标准制定完成年限2019年。

2.行业现状

太阳能集热器作为一种绿色、节能、环保产品正受到消费者的普遍欢迎，行业前景广阔。

平板式太阳能集热器是太阳能集热器中的一种。

其工作原理是：

和铜管焊接成一体的吸热膜将太阳能转换成热能，通过铜管中的传热工质进行热交换。

平板式太阳能集热器虽已广泛应用，但其中影响平板式太阳能集热器热交换效率关键部件之一的铜管，目前国内尚无相应行业标准。

行业内，铜管技术不统一、通用性差，没有统一的技术依据。

制定《平板式太阳能集热器板芯组件用铜管》行业标准有利于进一步规范太阳能行业的发展，为铜管的制作方和使用方提供统一的技术依据。

3.编制过程

在全国有色金属标准化技术委员会秘书处的组织协调下，于2017年5月成立《平板式太阳能集热器板芯组件用铜管》行业标准制定工作组。

标准制定计划任务书下达后，铜陵市宏安太阳能科技有限公司成立了标准编写组，确定了标准的主要起草人，制定了标准制定的工作计划、进度和要求。

本标准的起草阶段，编制组成员对国内外相关标准、文献资料进行了收集、查阅、整理并对产品的要求或技术指标进行了研讨；通过与多用户、制造同行充分沟通；形成标准草案。

2017年5月至12月工作组先后组织召开了五次标准草案讨论会，逐章逐条对标准草案进行讨论，根据标准编写组的意见，通过整理、归纳和优化，对标准草案进行修改和完善，经2018全国有色金属标准化技术委员会哈尔滨会议和2019株洲会议的讨论评审形成了目前的标准送审稿。

4.标准编制原则和主要内容

4.1编制原则

本标准按GB/T1.1-2009给出的原则编写。

本标准和太阳能行业相关标准及有色金属原材料行业相关标准协调配套。

4.2主要内容

本标准规定了《平板式太阳能集热器板芯组件用铜管》的术语和定义、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、质量证明书和订货单（或合同）内容等。

术语和定义主要对《平板式太阳能集热器板芯组件用铜管》的排管、集管、吸热体、流道、铜管、平均直径、圆度、直度、定尺长度进行了定义。

未定义的专业术语在相关引用标准中均有表述。

如：

GB/T12936-2007、GB/T16866-2006、GB/T26974-2011中确立的术语和定义。

要求,主要包含铜管的产品分类、化学成分、外形尺寸及其允许偏差、力学性能、工艺性能、晶粒度、非破坏性试验、清洁度、表面质量。

5.关键参数的确定

5.1管材的牌号、状态、规格的确定

管材的牌号确定为（T2、TU1、TU2、TP1、TP2）。

管材的供货状态确定为：

拉拔硬（H80）、轻拉（H55）、软化退火（O60）、退火（O50）。

目前国内平板式太阳能集热器的轮廓采光面积大多在1.45m2～5.00m2区间，本标准将排管的外径确定为φ8mm、φ10mm、排管的壁厚确定为0.5mm～0.8mm；将集管的外径确定为φ20mm、φ22mm、集管的壁厚确定为0.6mm～1.0mm。

直管的不定尺长度范围确定为300mm～5000mm。

需方需要其他牌号、状态、规格管材时，由供需双方协商确定。

5.2管材化学成分的确定

管材的化学成分和现行的国家标准GB/T5231协调一致。

5.3管材外形尺寸及其允许偏差的确定

目前太阳能行业在加工平板式太阳能集热器的过程中基本都使用圆形截面形状的管材。

考虑到标准的可操作性和普适性，本标准将管材的截面形状规定为圆形。

5.3.1管材的平均外径和壁厚的允许偏差的确定

本标准确定的管材的外径和壁厚允许偏差与GB/T16866-2006、GB/T17791-2017中规定值对照说明；

本标准管材的外径及其允许偏差单位为毫米

公称外径

允许偏差

8

±0.05

10

20

±0.06

22

本标准管材的壁厚及其允许偏差单位为毫米

平均外径

壁厚

尺寸范围

尺寸范围

允许偏差

8

0.5～0.8

±0.05

10

20

0.6～1.0

±0.06

22

GB/T16866-2006拉制圆形管材的平均外径和壁厚允许偏差单位为毫米

公称外径

壁厚

尺寸范围

允许偏差（高精级）

0.2～0.4

＞0.4～0.6

＞0.6～0.9

＞0.9～1.5

＞1.5～2.0

壁厚允许偏差（±）/%（高精级）

3～15

±0.05

10

10

9

7

5

＞15～25

±0.06

——

10

9

7

6

＞25～50

±0.08

——

10

10

8

6

GB/T17791-2017管材的平均外径和壁厚允许偏差单位为毫米

公称外径

壁厚

尺寸范围

允许偏差

0.25～0.4

＞0.4～0.6

＞0.6～0.8

＞0.8～1.5

＞1.5～2.5

允许偏差

3.0～15

±0.05

±0.03

±0.04

±0.05

±0.06

±0.07

＞15～20

±0.06

±0.04

±0.05

±0.06

±0.07

±0.09

＞20～30

±0.07

—

±0.05

±0.07

±0.09

±0.10

通过上述表格对照，本标准管材的外径和壁厚允许偏差的规定值和标准GB/T16866-2006、GB/T17791-2017协调一致，只是尺寸范围分档根据太阳能行业的现状和GB/T16866-2006、GB/T17791-2017有所不同。

5.3.2管材（直管）定尺长度允许偏差的确定

本标准确定的管材（直管）定尺长度允许偏差与GB/T16866-2006、GB/T17791-2017中规定值对照说明；

本标准直管定尺长度允许偏差单位为毫米

公称长度

允许偏差

300～1000

＋20

＞1000～2000

＋30

＞2000～4000

＋50

＞4000～5000

＋80

GB/T16866-2006拉制直管的长度允许偏差单位为毫米

长度

长度允许偏差，不大于

外径≤25

外径＞25～100

外径＞100

≤600

2

3

4

＞600～2000

4

4

6

＞2000～4000

6

6

6

＞4000

12

12

12

GB/T17791-2017直管定尺长度允许偏差单位为毫米

长度

允许偏差

400～600

＋20

＞600～1800

＋30

＞1800～4000

＋50

＞4000～10000

＋80

通过上述表格对照，本标准管材（直管）长度允许偏差的规定值和标准GB/T16866-2006相比，精度略有提高；和标准GB/T17791-2017协调一致。

尺寸范围分档根据太阳能行业的现状和GB/T16866-2006、GB/T17791-2017有所不同。

这些主要是基于保证焊接后的铜管对角线公差和平面翘度公差。

根据平板式太阳能集热器轮廓采光面积，对定尺长度的直管可直接进入铜管与吸热膜的焊接工序，所以对直管长度允许偏差要求略有提高。

5.3.3管材圆度的确定

本标准未退火的直管圆度的规定值和标准GB/T16866-2006、GB/T17791-2017协调一致。

标准GB/T16866-2006、GB/T17791-2017中对未退火直管圆度的规定值能够满足平板式太阳能集热器后续的铜管和吸热膜的焊接要求。

本标准直管圆度单位为毫米

壁厚/外径（比值）

圆度/mm，不大于

0.01～0.03

公称外径的1.5%

＞0.03～0.05

公称外径的1.0%

＞0.05～0.10

公称外径的0.8%或0.05（取较大者）

＞0.10

公称外径的0.7%或0.05（取较大者）

GB/T16866-2006未退火的拉制直管圆度单位为毫米

公称壁厚和公称外径之比

圆度（高精级）/mm,不大于

0.01～0.03

外径的1.5%

＞0.03～0.05

外径的1.0%

＞0.05～0.10

外径的0.8%或0.05（取较大者）

＞0.10

外径的0.7%或0.05（取较大者）

GB/T17791-2017直管圆度单位为毫米

公称壁厚和公称外径之比

圆度/mm,不大于

0.01～0.03

外径的1.5%

＞0.03～0.05

外径的1.0%

＞0.05～0.10

外径的0.8%（最小值0.05）

＞0.10

外径的0.7%（最小值0.05）

5.3.4未退火的直管直度的确定

本标准确定的未退火的直管直度与标准GB/T16866-2006、GB/T17791-2017中规定值对照说明。

本标准直管直度单位为毫米

公称外径

每米直度，不大于

8

1.5

10

20

2.0

22

GB/T16866-2006未退火的直管直度单位为毫米

公称外径

每米直度（高精度），不大于

≤80

3

＞80～150

5

＞150

7

GB/T17791-2017直管的直度单位为毫米

长度

最大弧深

400～1000

3

＞1000～2000

5

＞2000～2500

8

＞2500～3000

12

＞3000

全长中任意部位每3000的最大弯曲度为12

通过上述表格对照，本标准未退火直管直度的规定值和标准GB/T16866-2006、GB/T17791-2017相比，精度均有提高；尺寸范围分档根据太阳能行业的现状和GB/T16866-2006、GB/T17791-2017也有所不同。

并对管材端部切斜度规定为不大于0.25mm；和GB/T16866-2006中切斜度不大于0.4mm或外径的2.5%相比，精度提高；这些主要是基于保证铜管和吸热膜进行自动化的铜铝复合压力焊、超声波焊、激光点焊的焊接可靠性。

直管的直度和圆度这些形状位置公差直接影响铜管和吸热膜的焊接质量，所以本标准中对直管的直度和圆度的要求较高。

5.4管材力学性能的确定

本标准管材的力学性能和现行的国家标准GB/T17791-2017协调一致。

为确定管材的力学性能指标，编制组收集了浙江海亮股份有限公司、青岛宏泰铜业有限公司等生产单位的部分生产实测数据。

实测TP2H80抗拉强度（Rm/MPa）频数和频率分布表

组号

区间

组中值

频数

频率

1

[408410]

409

0

0.00

2

[410412]

411

3

0.01

3

[412414]

413

57

0.16

4

[414416]

415

180

0.51

5

[416418]

417

93

0.27

6

[418420]

419

17

0.05

7

[420422]

421

0

0.00

350

实测TP2H80抗拉强度（Rm/MPa）频数直方图

实测TP2O60抗拉强度（Rm/MPa）频数和频率分布表

组号

区间

组中值

频数

频率

1

[231.5234.5]

233.0

0

0.00

2

[234.5237.5]

236.0

3

0.01

3

[237.5240.5]

239.0

47

0.20

4

[240.5243.5]

242.0

99

0.43

5

[243.5246.5]

245.0

51

0.22

6

[246.5249.5]

248.0

24

0.10

7

[249.5252.5]

251.0

6

0.03

230

实测TP2O60抗拉强度（Rm/MPa）频数直方图

实测TP2O60屈服强度（Re/MPa）频数和频率分布表

组号

区间

组中值

频数

频率

1

[59.562.5]

61.0

0

0.00

2

[62.565.5]

64.0

8

0.08

3

[65.568.5]

67.0

61

0.61

4

[68.571.5]

70.0

22

0.22

5

[71.574.5]

73.0

4

0.04

6

[74.577.5]

76.0

0

0.00

7

[77.580.5]

79.0

0

0.00

8

[80.583.5]

82.0

5

0.05

9

[83.586.5]

84.0

0

0.00

100

实测TP2O60屈服强度（Re/MPa）频数直方图

实测TP2O60延伸率（A/MPa）频数和频率分布表

组号

区间

组中值

频数

频率

1

[42.545.5]

44.0

0

0.00

2

[45.548.5]

47.0

37

0.16

3

[48.551.5]

50.0

153

0.67

4

[51.554.5]

53.0

29

0.13

5

[54.557.5]

56.0

10

0.04

6

[57.560.5]

59.0

0

0.00

7

[60.563.5]

62.0

1

0.00

230

实测TP2O60延伸率（A/MPa）频数直方图

5.5管材工艺性能的确定

轻退火（O50）、软化退火（O60）的管材确定为扩口试验、压扁试验；拉拔硬（H80）、轻拉（H55）的管材确定弯曲试验（在需方有要求时进行）。

本标准管材的扩口率

牌号

状态

公称外径/mm

扩口率

顶芯锥度

TP1

TU1

TU2

T2

TP2

轻退火（O50）

软化退火（O60）

8

40%

60°

10

20

22

30%

GB/T17791-2017扩口率

外径≤20mm

外径＞20mm

40%

30%

通过上述表格对照，本标准管材扩口率的规定值和标准GB/T17791-2017协调一致。

尺寸范围分档根据太阳能行业的现状和GB/T17791-2017有所不同。

5.6管材晶粒度的确定

本标准管材的晶粒度和现行的国家标准GB/T17791-2017协调一致。

5.7管材非破坏性试验的确定

本标准管材非破坏性试验确定为涡流探伤试验、水压试验、气压试验。

（水压试验、气压试验二选一）。

平板式太阳能集热器的耐压标称值为0.6MPa；加权安全因素，耐压实验压力为1.5×0.6MPa=0.9MPa。

水压试验压力最小值确定为0.9MPa，在该压力下稳压至少15s，管材应无泄漏和永久变形；气压试验压力最小值确定为0.6MPa，管材完全浸入水中至少10s应无气泡出现，和现行太阳能行业标准或国家标准协调一致。

管材进行水压试验时，管材最大试验压力可按公式

（1）、

（2）计算。

P=2S×t/（D-0.8t）…………………………

（1）

Pt=n×P………………………………………

（2）

式中：

P——管材最大耐压标称压力，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）；

Pt——管材最大耐压试验压力，单位为牛顿每平方毫米（N/mm2）；

t——管材壁厚，单位为毫米（mm）；

D——管材外径，单位为毫米（mm）；

S——材料许用应力，硬态管S=63N/mm2，半硬态管S=50N/mm2，

软态管S=41.2N/mm2；

n——加权安全系数（推荐值n=1～1.5）；

5.8管材清洁度的确定

轻退火（O50）、软化退火（O60）的管材内表面残留物（总量）应不大于0.025g/m2。

拉拔硬（H80）、轻拉（H55）状态的管材的内表面残留物（总量）由供需双方协商确定。

GB/T17791-2017内表面残留物（总量）

外径/mm

残留物（总量）/（mg/m2）

≤15

≤25

＞15

≤38

通过上述表格对照，本标准管材清洁度要求比GB/T17791-2017中清洁度要求高；尺寸范围分档根据太阳能行业的现状和GB/T17791-2017有所不同。

6.技术经济论证，预期的经济效果

6.1平板式太阳能集热器虽已广泛应用，但影响热交换效率关键部件之一的铜管无相应行业标准。

本标准的制订，推动了太阳能产业的标准化和技术进步；加速新产品的开发和推广；为平板式太阳能集热器板芯组件用铜管的制造方和使用方提供了统一的技术依据。

6.2本标准的制定填补了国内平板式太阳能集热器板芯组件用铜管产品标准的空白。

7.与国际标准、国外同类标准水平的对比情况

尚未发现相同或相近的国际标准和国外先进标准。

无相关测试数据对比情况。

8.与国内有关现行法律、法规和强制性标准的关系

该标准符合国家有关法律、法规的要求，与现行的标准特别是强制性标准协调一致。

9.重大分歧意见的处理经过和依据

无

10.标准实施贯彻的建议

建议由全国有色金属标准化技术委员会组织安排，将本标准作为推荐性行业标准实施。

建议在标准批准发布后借助专业杂志、标准化网、相关专业技术展览会、技术交流会等媒体和论坛发布消息、解读标准。

建议向平板式太阳能集热器板芯组件用铜管制造单位和使用单位及太阳能产业链上、下游相关单位寄送标准文本进行标准的宣贯，使同行相关人员尽快熟悉、使用本标准。

建议2020年颁布实施本标准。