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鋼材力學性能是保證鋼材終使用性能(機械性能)的重要指標,它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中,根據不同的使用要求,規定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指標,還有用戶要求的高、低溫性能等。
①抗拉強度(σb)
試樣在拉伸過程中,在拉斷時所承受的力(Fb),除以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱為抗拉強度(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能力。
②屈服點(σs)
具有屈服現象的金屬材料,試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續伸長時的應力,稱屈服點。若力發生下降時,則應區分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm2(MPa)。
上屈服點(σsu):試樣發生屈服而力首次下降前的應力; 下屈服點(σsl):當不計初始瞬時效應時,屈服階段中的小應力。
屈服點的計算公式為:
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)
在拉伸試驗中,試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率。以σ表示,單位為%。計算公式為:σ=(Lh-Lo)/L0*
式中:Lh--試樣拉斷后的標距長度,mm; L0--試樣原始標距長度,mm。
(一)質量要求
①鋼的化學成分:鋼的化學成分是影響無縫鋼管性能主要的因素之一,也是制定軋管工藝參數和鋼管熱處理工藝參數的主要依據。
a. 合金元素:有意加入,根據用途
b. 殘余元素:煉鋼帶入,適當控制
c. 有害元素:嚴格控制(As、Sn、Sb、Bi、Pb),氣體(N、H、O)
爐外精煉或電渣重熔:提高鋼中化學成分的均勻性和鋼的純凈度,減少管坯中的非金屬夾雜物并改善其分布形態。
②鋼管幾何尺寸精度和外形
a. 鋼管外徑精度:取決于定(減)徑方法、設備運轉情況、工藝制度等。
外徑允許偏差 δ=(D-Di)/Di × D: 或小外徑mm
Di:名義外徑mm
b. 鋼管壁厚精度:與管坯的加熱質量,各變形工序的工藝設計參數和調整參數,工具質量及其潤滑質量等有關
壁厚允許偏差: ρ=(S-Si)/Si× S:橫截面上或小壁厚
Si:名義壁厚mm
C.鋼管橢圓度:表示鋼管的不圓程度。
d. 鋼管長度:正常長度、定(倍)尺長度、長度允許偏差
e. 鋼管彎曲度:表示鋼管的彎度:每米鋼管長度的彎曲度、鋼管全長的彎曲度
f. 鋼管端面切斜度:表示鋼管端面與鋼管橫截面的傾斜程度
g. 鋼管端面坡口角度和鈍邊
5.鋼管表面質量:表面光潔要求
a. 危險性缺陷:裂紋、內折、外折、軋破、離層、結疤、拉凹、凸包等。
b. 一般性缺陷:麻坑、青線、劃傷、碰傷、輕微的內、外直道、輥印等。
產生原因:
① 由于管坯的表面缺陷或內部缺陷所帶來的。
② 生產過程中產生的,如軋制工藝參數設計不正確,模具表面不光滑,潤滑條件不好,孔型設計及調整不合理。
③ 管坯(鋼管)在加熱軋制,熱處理以及矯直過程中,如果因為加熱溫度控制不當,變形不均勻,加熱冷卻速度不合理或矯直變形量太大而產生過大的殘余應力,那么也有可能導致鋼管產生表面裂紋。
6.鋼管理化性能:常溫力學性能、高溫力學性能、低溫性能、抗腐蝕性能。鋼管的理化性能主要取決于鋼的化學成分,組織結構和鋼的純凈度以及鋼管的熱處理方式等。
7.鋼管工藝性能:壓扁、擴口、卷邊、彎曲、焊接等。
8.鋼管金相組織:低倍組織(宏觀)、高倍組織(微觀) M、B、P、F、A、S
9.鋼管特殊要求:合同附件、技術協議。
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