无缝钢管的力学性能

　　钢材力学性能是保证钢材***终使用性能（机械性能）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、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。

　　①抗拉强度（σb）

　　试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的力（Fb），除以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度（σb），单位为N/mm2（MPa）。它表示金属材料在拉力作用下抵抗***的能力。

　　②屈服点（σs）

　　具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（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N/mm2（MPa）。

　　上屈服点（σsu）：试样发生屈服而力下降前的应力；下屈服点（σsl）：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的应力。

　　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（牛顿）So--试样原始横截面积，mm2。

　　③断后伸长率（σ）

　　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σ表示，单位为%。计算公式为：σ=（Lh-Lo）/L0*100%

　　式中：Lh--试样拉断后的标距长度，mm；L0--试样原始标距长度，mm。

　　④断面收缩率（ψ）

　　在拉伸试验中，试样拉断后其缩径处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率。以ψ表示，单位为%。计算公式如下：

　　式中：S0--试样原始横截面积，mm2；S1--试样拉断后缩径处的***少横截面积，mm2。

　　⑤硬度指标

　　金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，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。

　　A、布氏硬度（HB）

　　用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2（MPa）。

　　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--压痕平均直径，mm。

　　测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于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***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：120HBS10/1000/30：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807KN）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/mm2（MPa）。

1 阀门行业发展史概述

阀门是一种应用在工业和城市建设中的较小的功能性装置,其功是控制配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）的活动状态。阀门以其在管理中的作用特点进行分类,跨工业和民用的通用阀门可分为闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀等。自由折弯所需折弯力较小，模具受力较缓和，能延长模具使用寿命，其缺点是板料的厚度和机械性能的不一致性以及钢板轧制方向等都会造成折弯角度的变化。观研天下发布的《中国阀门行业发展态势与***前景预测报告2013-2017》指出，我国的阀门行业是在上世纪中期开始兴起的,由于工业建设和城市建设的需要,阀门行业的生产规模由小变大,并在实践和引进国外技术的条件下,从只有简单的600多个品种发展到可以生产主要的 12大类阀门、3000多个型号的规模,实现了研发和生产的长足进步。

2 我国阀门行业发展现状概述

中国的阀门业经过几十年的发展后,已经取得了很大的进步,目前的阀门行业产品的使用其性能参数范围从真空阀门到600 MPa的超高压阀门,温度从深冷-196℃到高温570℃。使用介质为水、蒸汽、尿素、乙烯、***等介质。无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，无缝钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。阀门是利润率低的产品,市场竞争非常激烈。阀门在水处理行业中使用量大,主要以低压阀门产品为主,如蝶阀、闸阀、止回阀。据了解,目前市场上具有一定规模的阀门企业有2000余家,大多数分布在江浙及中原一带。

3 阀门行业的发展与相关行业的发展关系

阀门行业因为工业建设和城市基础设施建设的需求而得到了的飞速的发展,足可见阀门行业在我国经济结构中的重要地位。但稳定化钢，如321不锈钢管，固溶温度高时稳定化元素的碳化物充分溶解于奥氏体中，在随后的冷却中会以Cr23C6的形态在晶界析出，造成晶间腐蚀。我国阀门行业的主要市场集中在大型输油管道、***及和化工、石油、水务、电力、煤炭及冶金、造纸、等多个领域,一个小小的阀门可能决定着一个油田的运作安全或者一台***的成功率,因此可以说,阀门行业的发展为相关其他行业发展和生产安全提供了基础材料上的保障,在工业、城市建设、卫生等其他行业取得成就的重要因素。

碳素钢的定义及钢中五元素

含碳2%以下的铁碳合金称为钢。碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物，即C、Si、Mn、S、P(碳、硅、锰、硫、磷)。以钢板的轧制为例，一般连铸坯厚度在230mm左右，而经过粗轧和精轧，***终厚度为1~20mm。其次是在炼钢过程中不可避免地会混入气体，含O、H、N(氧、氢、氮)。此外，用铝-硅脱氧工艺中，必然在钢水中含有Al，当Als(酸溶铝)≥0.020%时，还有细化晶粒的作用。

化学元素对钢性能的影响

1、碳(C)：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；成型：在JCO成型机上首先将预弯后的钢板的一半经过多次步进冲压，压成"J"形，再将钢板的另一半同样弯曲，压成"C"形，***后形成开口的"O"形5。此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏***。

2、硅(Si)：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以钢含有0.15-0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅，强度可提高15-20%。硅和钼、钨、铬等结合，含硅1-4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。3、锰(Mn)：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30-0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。2、防腐管露天堆放时间较长时，应在管端进行遮盖，防止雨水侵蚀，造成管端严重腐蚀。含锰11-14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量***，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

4、磷(P)：在一般情况下，磷是钢中***元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。

5、硫(S)：硫在通常情况下也是***元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。当焊接热输入过大时，焊缝区及热影响区在高温的停留实际长且冷却速度小，会造成焊缝及热影响区的***粗大，焊缝的热裂纹倾向增大。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

6、铬(Cr)：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。石化装置用阀门：a,炼油装置，炼油装置需用的阀门大多是管道阀门，主要为闸阀、截止阀、止回阀、安全阀、球阀、蝶阀、疏水阀、其中，闸阀需量占阀门总数的80%左右，（阀门占装置总***的3%～5%）。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。

8、钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。