《钢管生产概论》PPT课件.ppt

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1、第7章 钢管生产概论,钢管的定义：凡是两端开口并具有中空断面，而且长度与外径（断面周长或边长）之比较大的钢材，都可以称为钢管。当长度与断面周长之比较小时，可称为管段或管形配件，它们都属于管材产品的范畴。钢管的特征：具有封闭的环形横断面（圆、扁、方和异型）；两端开口；管长与外径之比L/D较大。,7.1 钢管的用途和分类,（1）钢管的用途：多功能的经济断面钢材，占钢材总量8%15%。流体输送管道（水、油、气等）；工业的“血管”；机械和建筑结构材料；国防工业和日用轻工等行业。,（2）钢管的分类 A.按生产方式分类,B.按钢管的断面形状分类,C.按钢管的材质分类,D.按管端形状分类,E.按外径D和壁厚

2、S之比（D/S）分类,F.按用途分类,7.2 钢管的技术要求,7.2.1 钢管生产的技术依据 7.2.1.1 技术依据 钢管的产品标准是现场组织钢管生产的技术依据。钢管的产品标准是钢管产品的考核标准。钢管的产品标准也是供需双方在现有生产水平下所能达到的一种技术协议。产品标准的高低，反映了企业生产的技术水平的高低以及科学管理的状况。,7.2.1.2 钢管产品标准的内容 一般国家和行业标准规定的内容如下：1）钢管规格标准：即钢管品种，规定了钢管产品的牌号、断面形状、几何尺寸及其允许偏差等。,2）钢管性能标准：即钢管产品的质量标准（或技术条件），规定了钢管产品的化学成分、机械性能、工艺性能、表面质量

3、以及其他特殊要求。,3）钢管试验标准：即钢管产品的验收规则和试验方法（或检验标准），规定了检查验收的规则和做试验时的取样部位，同时还规定了试样的形状尺寸、试验条件及试验方法。,4）钢管交货标准：规定了成品管交货验收时的包装要求、标志方法及填写质量证明书等。,有些专用钢管需要按照国际或国外先进标准组织生产，如石油专用管（套管、油管、钻杆和管线管等）按照API标准、锅炉管按照ASME标准等。,7.2.2 对钢管尺寸偏差的要求,根据国标GB/T 173952008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差的要求，可分为标准化和非标准化两种，四个等级，其具体参数要求如表4表7。,7.2.3 对钢管的长度要求,

4、根据国标GB/T 173952008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差对钢管的长度要求，可分为通常长度、定尺长度和倍尺长度。1）通常长度 钢管一般长度以通常长度交货。钢管的通常长度为3 000mm12 500mm。,2）定尺长度和倍尺长度 定尺长度和倍尺长度应在通常长度范围内，长度允许偏差分四级，如表8（国标GB/T 173952008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差）所示。每个倍尺长度按以下规定留出切口余量：外径159mm为5mm10mm；外径159mm为10mm15mm；,7.2.4 对钢管外形的要求,根据国标GB/T 173952008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差对钢管外形尺寸的

5、要求，包括弯曲度和不圆度。1）弯曲度 钢管的弯曲度分为全长弯曲度和每米弯曲度两种。见表9和表10。2）不圆度 钢管的不圆度分四级，见表11。,7.2.5 对钢管重量的要求,根据国标GB/T 173952008无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差对钢管重量的要求，钢管按实际重量交货，也可按理论重量交货。实际重量交货可分为单根重量或每批重量两种。,1）按照理论重量交货的钢管，单根钢管理论重量与实际重量的允许偏差分为五级，见表12。2）按照理论重量交货的钢管，每批不小于10吨钢管的理论重量与实际重量允许偏差为7.5%或5%。,7.2.6 不同用途的钢管具有的技术要求,通常，按照钢管的用途及其工作条件的

6、不同，应对钢管尺寸的允许偏差、表面质量、化学成分、力学性能、工艺性能及其他特殊性能等提出不同的技术条件。,1）一般无缝钢管用作输送水、气、油等各种流体管道和制造各种结构零件时，应对其力学性能如抗拉强度、屈服强度和伸长率做抽样试验。输送管一般在承压的条件下工作，还要求做水压试验和扩口、压扁、卷边等工艺性能试验。对于大型长输原油、成品油、天然气管线用钢管更是增加碳当量、焊接性能、低温冲击韧性、苛刻腐蚀条件下应力腐蚀、腐蚀疲劳及腐蚀环境下强度等要求。GB/T 8163-2008 输送流体用无缝钢管 GB/T 8162-2008 结构用无缝钢管,2）普通锅炉管用于制造各种结构锅炉的过热蒸汽管和沸水管；

7、高压锅炉管用于高压或超高压锅炉的过热蒸汽管、热交换器和用于高压设备的管道。上述热工设备用钢管都在不同的高温高压的条件工作，应保证良好的表面状态、力学性能和工艺性能，一般均要检验其力学性能，做压扁和水压试验，高压锅炉管还要求做有关晶粒度的检验以及更严格的无损检测。GB 5310-2008 高压锅炉用无缝钢管 GB 3087-2008 低中压锅炉用无缝钢管,3）机械用无缝钢管根据用途要求须有较高的尺寸精度、良好的力学性能和表面状态。如轴承管要求较高的耐磨性、组织均匀和严格的内、外径公差。除做一般的力学性能检验项目外，还要做低倍、断口、退火组织（球化组织、网状光、带状）、非金属夹杂物（氧化物、硫化物

8、、点状等）、脱碳层及其硬度指标等试验。,4）化肥工业用高压无缝钢管常在压力为22003200MPa、工作温度为-40400和腐蚀性的环境下输送化工介质（如合成氨、甲醇、尿素等），故除耐高压外，还应具有较强的抗腐蚀性能、良好的表面状态和力学性能。除做力学性能、压扁和水压试验外，应根据不同的钢种做相应的晶间腐蚀试验、晶粒度和更严格的无损检测。,5）石油、地质钻探用钢管在高压、交变应力、腐蚀性的恶劣环境下工作，故应有高的强度级别，并具有抗磨、抗扭和耐腐蚀等性能。按照钢级的不同应做抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧性及硬度等试验，对于石油油井用的套管、油管和钻杆，更是详细划分了钢级、类别，以及适用于不

9、同环境、地质情况由用户自己选择的较高要求的附加技术条件，满足不同的特殊需求。GB/T 9808-2008 钻探用无缝钢管,化工、石油裂化、航空和其他机械行业用的各种不锈耐热耐酸管除做力学性能与水压试验外，还要专门做晶间腐蚀试验，压扁、扩口及无损检测等试验。,7.2.7 管线管、油管和套管的主要技术要求,7.2.7.1 目前国内外广泛使用的油气输送钢管采用的标准（1）美国石油学会的API SPEC 5L管线管规范；（2）国际标准ISO 3183-1、2、3石油天然气输送钢管交货技术条件；（3）对于一些重要的长输管线，根据具体的使用环境都有自己的补充采购技术条件。,7.2.7.2 在API油气输送

10、钢管标准中钢管的分类及其主要区别 按照API SPEC 5L的规定，输送钢管分为PLS1和PLS2两个产品级别，对这两类产品规定了不同的技术条件。其主要区别是：相对下PLS1、PLS2级别对碳当量、断裂韧性、最大屈服强度和最大抗拉强度规定了强度要求。对硫、磷等有害元素的控制也更加严格。无缝管的无损检验成为强制要求，对质保书必须填写的内容及试验完成后可追溯性成为强制要求。,7.2.7.3 在ISO油气输送钢管标准中钢管的分级及其主要区别 在ISO 3183油气输送钢管标准中，钢管按照质量要求之间的差异，共分为A、B、C部分，也被称为A、B、C三级要求。其主要区别是：在ISO 3183-1A级标准

11、要求中制定了与API SPEC 5L的规定相当的基本质量要求，这些主要的质量要求是通用的；在ISO 3183-2B级标准要求中除基本要求之外附加了有关韧性和无损检验方面的要求；还有某些特殊用途，例如酸性环境、海洋条件及低温条件等对钢管的质量和试验有着非常严格的要求，这些主要反映在ISO 3183-3c级标准要求中。,7.2.7.4 油气输送管道对钢的主要性能要求（1）强度 一般的油气输送管道都是根据钢材的屈服强度设计的。采用屈服强度较高的钢制管，可以提高管道工作压力，获得较好的经济效益。因此，管道用钢的屈服强度已经从最初的碳素钢逐步发展起来，20世纪40年代为想X42X52钢级，60年代末达到

12、X60X70钢级。现已正式生产和正式使用屈服强度已达到更高的X80X100钢级。,（2）韧性 20世纪50年代和60年代，世界许多地区都发生过油气管道的破裂事故，通过对这些事故的分析，大大促进了人们对管道韧性指标的认识。API 5L规定，除常规的机械性能检验外，生产厂还应按SR5和SR6补充要求进行V形缺口夏比冲击试验和落锤撕裂试验（即DWTT），钢管出厂前应进行严格的无损检验。尽管如此，对于长输管道来说，要完全避免破裂是困难的，还必须着眼于裂纹失稳扩展的阻止。研究表明，可以用控制DWTT值的办法达到止裂。为此，世界许多国家对管道钢规定了DWTT试验的断口剪切面积百分比的最低值。,（3）可焊性

13、 由于野外敷设管道的现场条件恶劣，钢管对接焊接时要求有良好的可焊性。可焊性差的钢管在焊接时易在焊缝处产生裂纹，并造成焊缝及热影响区硬度增高、韧性下降，增加管道破裂的可能性。钢材可焊性设计原则是对马氏体转变点及淬硬性的控制。根据合金元素对马氏体转变点的影响和实际经验确定的碳当量计算公式，可用来评定钢的可焊性。,Ceq一般应控制在0.40以下。实际上，大多数钢厂均控制在0.35以下。,普遍采用的碳当量公式为：,（4）延展性 如果延展性不足，会导致冷弯成形过程钢管劈裂或在焊接过程产生层状撕裂。因此，API标准对管道焊管除规定进行压扁试验外，还要求进行导向弯曲试验。提高延展性的关键是减少钢中非金属夹杂

14、物并控制夹杂物的形态和分布。,（5）耐腐蚀性 在输送含硫油气时，管道内壁接触硫化氢和二氧化碳，从而导致氢脆和应力腐蚀破裂。一般采用降低钢的含硫量、控制硫化物形态、改善沿壁厚方向的韧性等措施。其主要特点是通过微合金化和控制轧制，在热轧状态下获得高强度、高塑性、高韧性和良好的可焊性。为了全面满足石油天然气输送管道对钢的性能要求，除了严密的合金设计外，对硫、磷等有害元素的控制也非常严格。一般含硫量控制在0.010以下，以提高钢的塑性、韧性，特别是横向韧性。,7.2.7.5 石油专用管中的油管和套管在API标准中的分类 石油专用管中的油管和套管在API标准中的分类如下表所示。API SPEC 5CT

15、美国石油学会标准 API SPEC 5L Specification for Line Pipe,在API 5CT标准中套管和油管分为4组、19个钢级。按照制造方法，又分为无缝钢管和焊管两大类。除L80-9Cr、L80-13Cr、C90-1、C90-2、T95-1、T95-2等6钢级限定使用无缝钢管外，其他钢级不仅可以使用无缝钢管还可以使用电阻焊或电感应焊接方法生产的直缝焊管。其热处理工艺，除第1组3个钢级外，第1组N80Q类、第2、3、4组共14个钢级都必须进行全长淬火+回火处理，并对第2组的8个钢级规定了最低回火温度。对第1组、第2组M65钢级和第3组共7个钢级只规定了S、P含量最大值，而

16、未规定其他主要化学成分。对第2组和第4组共12个钢级规定了化学成分要求。,7.2.7.6 油管和套管的钢级表达的具体含义 在API SPEC 5CT标准中，套管和油管的钢级标明其屈服强度和一些特殊的特征。钢级标注通常用1个字母和2或3个数字表示，如N80。在大多数情况下，按照子母在字母表中的顺序，越往后的字母，代表管子的屈服强度越大。例如，N80一级钢材的屈服强度要比J55的大。数字符号是以千磅每平方英寸表示的管材最小屈服强度来确定的。例如：N80钢级的最低屈服强度为80klb/in2。API SPEC 5CT 标准列出的油管钢级有：H40、J55、K55、N80、M65、L80、C90、C9

17、5、T59 P110、Q125；套管钢级有：H40、J55、N80、L80、C90、T59、P110。J55表示其最低屈服强度为55000磅/英寸2（379Mpa）油套管的钢级指材料的屈服强度，如H40表示强度为40*1000/145MPa=275.86MPa。,7.2.7.7 国内外常使用的非API油管、套管种类 除了API标准的套管外，国内外还研究和发展了在油田特殊地质工况环境使用的非API套管，包括：用于深井的超高强度油管、套管；高抗挤毁套管；含硫化氧油气井中使用的抗硫化氢应力腐蚀油管、套管；用于低温油气井的高强度油管、套管；用于只有二氧化碳和氯离子，几乎不含硫化氢腐蚀性环境下使用的油管

18、、套管；用于硫化氢、二氧化碳和氯离子三者共存强烈腐蚀性环境下使用的油管、套管。,7.2.7.8 石油专用管中的油管和套管APl标准的螺纹连接基本情况 石油专用管中的油管和套管API标准的螺纹连接由两部分组成：管子或公端以及接箍或母端。有外螺纹的叫管子或公端，有内螺纹的叫接箍或母端。两个公端用一个接箍连接起来，接箍是一段外径比管子稍大的短管。两端均有内螺纹。所有带API螺纹和接箍的套管和管线管都是不加厚的。油管是不加厚或外加厚，管端的内径大约等于管体的内径，但加厚端的外径比管体大，整体连接油管的两端是加厚的。,API规范中包括4种螺纹，即管线管螺纹、圆螺纹、偏梯形螺纹以及直连型螺纹。管线管、圆螺

19、纹、偏梯形的螺纹在拧接装配时要求配合在一起，达到用密封填充脂一起阻止从螺纹泄漏。直连型套管螺纹末设计成密封的，直连型连接的密封是采用金属对金属的密封来实现的。,API标准螺纹的主要参数包括：（1）螺纹长度（除偏梯形螺纹）：从螺纹起点（管端）到消失点的长度；（2）螺纹高度：螺纹齿顶到齿底间的距离；（3）螺距：螺纹任一点沿轴向到相邻齿的对应点的距离；（4）螺纹锥度：以英寸表示的每英寸螺纹长度的螺纹直径变化；（5）紧密距：管子或接箍端面到环规或塞规拧紧位置间沿轴向测得的距离；（6）螺纹尾扣锥度（仅偏梯螺纹）：切削工具的快速退刀造成螺纹末端有一个陡峭的斜度。,7.2.8 钢管技术要求中常用术语,7.2

20、.8.1 通用术语 1）交货状态 交货状态是指交货产品的最终塑性变形或最终热处理的状态。一般不经过热处理交货的称热轧或冷拔（轧）状态或制造状态；经过热处理交货的称热处理状态，或根据热处理的类别称正火（常化）、调质、固溶、退火状态。订货时，交货状态需在合同中注明。,2）按实际重量交货或按理论重量交货 按实际重量交货时，其产品重量是按称重（过磅）重量交货；按理论重量交货时，其产品重量是按钢材公称尺寸计算得出的重量。,3）保证条件 按现行标准的规定项目进行检验并保证符合标准的规定，称作保证条件。保证条件又分为：（1）基本保证条件（又称必保条件）无论客户是否在合同中注明，均需按标准规定进行该项检验，并

21、保证检验结果符合标准规定，如化学成分、力学性能、尺寸偏差、表面质量以及探伤、水压实验或压扁或扩口等工艺性能实验，均属必保条件。,（2）协议保证条件 标准中除基本保证条件外，尚有“根据需方要求，经供需双方协商，并在合同中注明”或“当需方要求时，应在合同中注明”，还有的客户，对标准中基本保证条件提出加严要求（如成分、力学性能、尺寸偏差等）或增检验项目（如钢管不圆度、壁厚不均等），上述条款及要求，在订货时，由供需双方协商，签署供货技术协议并在合同中注明。因此，这些条件又称为协议保证条件。,4）批 标准中的“批”是指一个检验单位，即检验批。若以交货单位组批，称交货批。当交货批量大时，一个交货批可包括几

22、个检验批；当交货批量小时，一个检验批可分为几个交货批。“批”的组成通常有下列规定：（1）每批应由同一牌号（钢级）、同一炉（罐）号或同一母炉号、同一规格和同一热处理制度（炉次）的钢管组成；（2）对于优质碳素钢结构管、流体管，可由不同炉（罐）的同一牌号、同一规格和同热处理制度（炉次）的钢管组成：（3）焊接钢管每批应由同一牌号（钢级）、同一规格的钢管组成,5）纵向和横向 标准中称纵向是指与加工方向平行（即顺加工方向）者；横向是指与加工方向垂直（加工方向即钢管轴向）的方向。做冲击功实验时，纵向试样的断口因与加工方向垂直，故称横向断口；横向试样的断口因与加工方向平行，故称纵向断口。,7.2.8.2 钢管

23、外形、尺寸术语 1）公称尺寸和实际尺寸（1）公称尺寸 是标准中规定的名义尺寸，是用户和生产企业希望得到的理想尺寸，也是合同中注明的订货尺寸；（2）实际尺寸 是生产过程中所得到的实际尺寸，该尺寸往往大于或小于公称尺寸。这种大于或小于公称尺寸的现象称为偏差。,2）偏差和公差（1）偏差 在生产过程中，由于实际尺寸难以达到公称尺寸要求，即往往大于或小于公称尺寸，所以标准中规定了实际尺寸与公称尺寸之间允许有一差值。差值为正值的叫正偏差，差值为负值的叫负偏差。（2）公差 标准中规定的正、负偏差值的绝对值之和叫做公差，亦叫公差带”。偏差是有方向性的，即以“正”或“负”表示；公差是没有方向性的，因此，把偏差值

24、称为“正公差”或“负公差”的叫法是错误的。,3）交货长度 交货长度又称用户要求长度或合同长度，标准中对交货长度有以下儿种规定。（1）通常长度（又称非定尺长度）凡长度在标准规定的长度范围内而且无固定长度要求的，均称为通常长度。（2）定尺长度 定尺长度应在通常长度范围内，是合同中要求的某一固定长度尺寸，但实际操作中都切出绝对定尺长度是不大可能的，因此标准中对定尺长度规定了允许的正偏差值。因此生产定尺长度管比通常长度管的成材率下降幅度较大。,（3）倍尺长度 倍尺长度应在通常长度范围内，合同中应注明单倍尺长度及构成总长度的倍数（例如3000mm3，即3000mm的3倍数，总长为9000mm）。实际操作

25、中，应在总长度的基础上加上允许正偏差20mm，再加上每个单倍尺长度应留切口余量。以结构管为例，规定留切口余量：外径不大于159mm为510mm；外径大于159mm为1015mm。,（4）范围长度 范围长度在通常长度范围内，当用户要求其中某一固定范围长度时，需在合同中注明。例如：通常长度为300012500mm，而范围定尺长度为60008000mm或800010000mm。可见，范围长度比定尺和倍尺长度要求宽松，但比通常长度要求严很多。,4）壁厚不均 钢管壁厚不可能各处相同，在其横截面及纵向管体上客观存在壁厚不等现象，即壁厚不均。为了控制这种不均匀性，在有的钢管标准中规定了壁厚不均的允许指标，一

26、般规定不超过壁厚公差80。,5）椭圆度（或不圆度）在圆形钢管的横截面上存在着外径不等的现象，即存在着不一定互相垂直的最大外径和最小外径，则最大外径与最小外径之差即为椭圆度（或不圆度）。为了控制椭圆度，有的钢管标准中规定了椭圆度的允许指标，一般规定为不超过外径公差的 80。,6）弯曲度 钢管在长度方向上呈曲线状，用数字表示出其曲线度即叫弯曲度。标准中规定的弯曲度一般分为如下两种：（1）局部弯曲度 用1m长直尺靠量在钢管的最大弯曲处，测其弦高，即为局部弯曲度数值，其单位为mm/m，表示方法如2.5mm/m，此种方法也适用于管端部弯曲度；（2）全长总弯曲度 用一根细绳，从管的两端拉紧，测量钢管弯曲处

27、最大弦高，然后换算成长度（以米计）的百分数，即为钢管长度方向的全长弯曲度。例如：钢管长度为8m，测得最大弦高30mm，则该管全长弯曲度应为：0.038m100%=0.375%。,7）尺寸超差 尺寸超差或叫尺寸超出标准的允许偏差，此处的“尺寸”主要指钢管的外径和壁厚。此处的偏差可能是“正”的，也可能是“负”的，很少在一批次钢管中出现“正、负”偏差同时超范围的现象。,7.2.8.3 化学分析术语 钢的化学成分是关系钢材质量和最终使用性能的重要因素之一，也是制定钢材，乃至最终产品热处理制度的主要依据。因此，在钢材标准的技术要求部分，往往第一项就规定了钢材适用的牌号（钢级）及其化学成分，并以表格形式列

28、入标准中，是生产企业和客户验收钢及钢材化学成分的重要依据。,1）钢的熔炼成分 一般标准中规定的化学成分即指熔炼成分，它是指钢冶炼完毕、浇注中期的化学成分。为使其具有一定代表性，即代表该炉或罐的平均成分，在取样标准方法中规定，将钢水在样模内铸成小锭，在其上刨取或钻取样屑，按规定的标准(GB/T 223)方法进行分析，其结果必须符合标准化学成分范围，也是客户验收的依据。,2）成品成分 成品成分又叫验证分析成分，是从成品钢材上按规定（GB/T 222-2006）方法钻取或刨取样屑，并按规定的标准（GB/T 223）方法进行分析得来的化学成分。钢在结晶和以后塑性变形中，因钢中合金元素分布的不均匀（偏析

29、），因此允许成品成分与标准成分范围（熔炼成分）之间存在有偏差，其偏差值应符合GB/T 2222006的规定。,3）仲裁分析 由于两个实验室分析同一样品的结果有显著差别，并超出两个实验室的允许分析误差，或者生产企业与使用部门、需方与供方对同一样品或同一批钢材的成品分析有分歧意见时，可由第三方具有丰富分析经验的权威单位进行再分析，即称之为仲裁分析。仲裁分析结果即为最终判定依据。,7.2.8.4 力学性能术语 钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（力学性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性

30、指标，还有用户要求的高、低温性能等。,式中：Fm试样拉断时所承受的最大力，N；S0试样原始横截面积，mm2。,1）抗拉强度 试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的最大力除以试样原横截面积所得的应力，称为抗拉强度，以Rm表示，单位为MPa（N/mm2）它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。,2）屈服点 具有屈服现象的金属材料试样在拉伸过程中，应力不继续增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为MPa（N/mm2）。上屈服点（ReL）：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力；下屈服点（ReH）：当小计初始瞬时效应时，屈服阶段中的最小应力。

31、,屈服点的计算公式为：,式中：Fs试样拉伸过程中屈服力（恒定），N；S0试样原始横截面积，mm2。,YB/T 5361-2006 金属管 管环拉伸试验方法,式中：L1试样拉断后的标距长度，mm；L0试样原始标距长度，mm。,3）断后伸长率 在拉伸试验中，试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比，称为伸长率，以A表示。计算公式为：,式中：S0试样原始横截面积，mm2；S1试样拉断后缩径处的最小横截面积，mm2。,4）断面收缩率 在拉伸试验中，试样拉断后其缩径处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率，以Z表示，计算公式如下：,5）硬度指标 金属材料抵抗硬的物体压陷表面的

32、能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。,（1）布氏硬度（HB）用一定直径的硬质合金球，以规定的试验力（F）压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（d）。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBW表示，单位为MPa（N/mm2）。,布氏硬度值其计算公式为：,式中 F压入金属试样表面的试验力，N；D试验用钢球直径，mm；d压痕半均直径，mm。,测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBW只适用于450 MPa（N/mm2）以下的金属材料，对于

33、较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。举例：120HBW10/1000/30：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807kN）试验力作用下，保持30s测得的布氏硬度值为120MPa（N/mm2）。,（2）洛氏硬度（HR）洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。不同的是，它是测量压痕的深度。即在初始试验力（F0）及总试验力（F）的先后作用下，将压头压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e）计算硬度值。其值是个无名数，以符号HR表示，所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H

34、、K等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C，即HRA、HRB、HRC。,洛氏硬度值用下式计算 当用A和C标尺试验时 HR=100-e 当用B标尺试验时 HR=130-e 式中，e为残余压痕深度增量，以规定单位0.002mm表示，即当压头轴向位移一个单位（0.002mm）时，相当于洛氏硬度变化一个数。e值愈大，金属的硬度愈低，反之则硬度愈高。上述三个标尺适用范围如下：HRA（金刚石圆锥压头）2088；HRC（金刚石圆锥压头）2070，HRB（直径1.588mm钢球压头）20100。,洛氏硬度试验是目前应用很广的方法，其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可适用于

35、测定由极软到极硬的金属材料，它弥补了布氏法的不足，较布氏法简便，可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是，由于其压痕小，故硬度值不如布氏法准确。,（3）维氏硬度（HV）维氏硬度试验也是一种压痕试验方法，是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度。维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商。,维氏硬度值其计算公式为：,式中 HV维氏硬度符号，MPa（N/mm2）；F 试验力，N；d 压痕两对角线的算术平均值，mm。,维氏硬度采用的试验力F为5（49.03）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、5

36、0（490.3）、100（980.7）kgf（N）等六级，可测硬度值范围为51000HV。举例：640HV30/20 表示用30 kgf（294.2N）试验力保持20s测定的维氏硬度值MPa（N/mm2）。维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度，它具有布氏、洛氏法的主要优点，而克服了它们的基本缺点，但不如洛氏法简便，维氏法在钢管标准中很少用。,6）冲击韧性指标 冲击韧性是反映金属对外来冲击负荷的抵抗能力，一般由冲击功（Ak）表示，其单位为J。冲击功试验（简称“冲击试验”）因试验温度不同而分为常温、低温和高温冲击试验三种；若按试样缺口形状又可分为“V”形缺口和“U”形缺口冲击试验两种。,

37、冲击试验是用一定尺寸和形状（10mm10mm55mm）的试样（长度方向的中间处有“U”形或“V”形缺口，缺口深度2mm），在规定试验机上受冲击负荷打击下自缺口处折断的实验。,冲击吸收功（Akv(u)）是具有一定尺寸和形状的金属试样，在冲击负荷作用下折断时所吸收的功，单位为焦耳（J）。常温冲击试验温度为：235；低温冲击试验温度范围为：-192 18；高温冲击试验温度范围为：281000。低温冲击试验所用冷却介质一般为无毒、安全、不腐蚀金属和在试验温度下不凝固的液体或气体。如无水乙醇（酒精）、固态一氧化碳（干冰）或液氮雾化气（液氮）等。,7.3 钢管的主要生产方法,7.3.1 热轧无缝钢管生产方法,