第三讲钢管产品标准实例和说明

1第三讲：钢管产品标准实例和说明钢管产品标准较多，由于用途不同，标准的内容和要求亦各不相同。但是制订标准的原则、内容和格式等大体相同。在这里专门对无缝钢管生产最普通和基础标准作比较全面介绍和说明，目的使操作生产者（无缝钢管设计生产、品质检验、经营管理以及试验研究者）都有一个全面正确理解和操作。这里介绍中华人民共和国国家标准GB3087-82，低中压锅炉用无缝钢管（该标准由国家标准总局批准，82年5月10日发布、83年3月1日实施）1.GB3087-82表示国家产品标准表示方法：GB——汉语拼音字母表示“国标”。3087——产品标准编号82——指该标准制订或修订日期2.产品标准用途：本标准适用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用优质碳素结构钢热轧冷拔（轧）无缝钢管。3.生产钢管尺寸、外形及重量：3.1外径和壁厚（1）明确规定了该产品标准生产钢管外径和壁厚范围和系列，具体如标准中表1所示。（2）从表1中不难看出钢管外径尺寸不按等差级数排列、也不按等比级数排列，而采用十进制几何级数较为合理。十进制几何级数避免了等差级数的缺点和一般等比级数的缺点，因此被推荐2为优先采用的数系，又叫做《优先数系》这个数系中的每个数值称之谓《优先数》我国GB321-64标准中规定《优先数和优先数系》采用下列公比的基本系列：R5即表示510=1.5849≈1.6R10即表示1010=1.2589≈1.25R20即表示2010=1.1220≈1.12R40即表示4010=1.0593≈1.06此外R80表示8010=1.02936≈1.03在特殊情况下才采用作为补充系列。则1～10数系中排列为1.00、1.03、1.06、1.09、1.12、1.15、1.18、1.22、1.25、1.28、1.32、1.36、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60、1.65、1.70、1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2.00、2.06、2.12、2.18、2.24、2.30、2.36、2.43、2.50、2.58、2.65、2.72、2.80、2.90、3.00、3.07、3.15、3.25、3.35、3.45、3.55、3.65、3.75、3.89、4.00、4.12、4.25、4.37、4.50、4.62、4.75、7.87、5.00、5.15、5.30、5.45、5.60、5.80、6.00、6.15、6.30、6.50、6.70、6.90、7.10、7.30、7.50、7.75、8.00、8.25、8.50、8.75、9.00、9.75、10.00、3.2钢管尺寸偏差：（1）钢管尺寸（指外径、壁厚、长度、椭圆度、壁厚不均等）产生误差主要由于生产制造中参予加工的模具、孔型的误差、以及加工过程产生磨损及损坏造成。其次测量工具、仪器设备本身有一定的精度误差。尺寸误差太大影响互换性和通用性。误差太小影响合格率影响成本。因此标准中对尺寸允许偏差作明确规定。（2）尺寸允许偏差规定依据：主要依据：（1）使用要求（2）生产工艺装备（3）技术水平（4）实际数据统计积累。3（3）具体计算方法：例如：今有中低压锅炉用冷拔无缝钢管尺寸为42*3.4*8000mm则：(a)外径D=42mm,普通级允许偏差D±0.45mmDmax=42+0.45=42.45mmDmin=42-0.45=41.55mm(b)椭圆度：依据需方要求，经双方协议钢管椭圆度和壁厚不均应分别不超过外径和壁厚公差的80%，则钢管的椭圆度：即Dmax-Dmin=ΔD≤80%×ΔD0≤0.72mm(c)壁厚S=3.4mm,普通级允许偏差：S-10%+12%Smax=3.4+12%S=3.4+0.408=3.808mm≈3.81mmSmin=3.4-10%S=3.4-0.34=3.06mm（d）壁厚不均，即钢管同一截面最厚壁厚和最薄壁厚之差即Smax-Smin=ΔS≤80%×ΔS0≤0.60mm(e)钢管长度：长度L=8M定尺，则其允许偏差：+20mm则Lmax=8000mm+20mm=8020mmLmin=8000mm对冷拔钢管通常长度规定为L=3～10.5M对倍尺长度应为单倍尺长度的整数倍。一般总长度应在通常范围内。全长允许偏差为+20mm同时应考虑每个倍尺长度应留出切口余量5～10mm.(f)钢管弯曲度每米弯曲度不得大于3.0mm43.2端头外形钢管两端应切成直角，并垂直于轴线，清除毛刺。3.3钢管交货重量（1）实际重量；即钢管经过磅称称得的重量（kg）(2)理论重量：按钢管每米理论计算所得得重量（kg）每米理论计算重量公式：W=0.02466S（D-S）（kg/m）式中：0.02466——表示计算时系数S——表示钢管的公称壁厚（mm）D——表示钢管的公称外径（mm）计算实例：今有中低压锅炉用冷拔无缝钢管尺寸为42*3.4*8000mm20#钢88支求该管捆的理论重量：每米理论重量W=0.02466×3.4（42-3.4）=3.236kg/m则该捆钢管（即88支）总理论重量：W=88*8*3.236kg=2278.14kg≈2.278吨（3）理论重量公式的来由：W=V.ρ=A×1000×ρ=πS（D-S）×1000×ρ式中W——表示每米钢管的理论重量（kg/m）V——表示每米钢管的体积（mm3）ρ——表示该钢管的比重（碳素钢比重ρ≈7.85g/cm3）A——表示钢管截面积（mm3）式中A=πS（D-S）∴V=πS（D-S）×1000（mm3）ρ=7.85g/cm3=7.85×10-6(kg/mm3)5代入式中得W=πS（D-S）×1000×7.85X10-6=100085.7*14.3S（D-S）=0.02465S（D-S）（kg/m）注：式中系数为何成0.02465而不是0.02466其原因因我们对圆周率π≈3.14有关，倘若取π≈3.1416则此值增大成0.02461563.4标记示例：略4.技术要求4.1技术要求依据（a）主要依据产品实际使用要求（b）主要原材料（c）生产工艺技术水平（d）检测和生产工艺装备4.2技术要求具体内容（a）各种结构锅炉钢管用钢为10#、20#镇静碳素优质钢。其它允许偏差应符合GB699-65的规定（b）钢管交货状态a)热轧钢管以热轧状态交货b)冷拔（轧）钢管以热处理状态交货6（c）钢管机械性能钢号壁厚抗拉强度σb(Mpa)屈服点σs(Mpa)伸长率δ5（%）10全部333～490≥196≥2420S＜15mm392～588≥245≥20S＞15mm≥226注：a)抗拉强度及屈服点用(Mpa)表示，但有的标准也用kg/mm2b)1kg/mm2=9.80665Mpac)屈服点、屈服强度是同义词亦有的标准用δ0.2表示d)伸长率；一般用δ但是仔细地看在δ右下脚标有5或10δ5表示短试样，δ10表示长试样、有时长试样亦可不用10表示实际δ即表示长试样。e)有时见到某些标准中出现δ5=5.650F或者直接写成伸长率5.650F表示就是短试样、则其长试样11.30F表示。f)实际上5.650F适用于非标准试样中的短试样、同样理由11.30F适用于非标准试样中的长试样。g)关于长试样δ10=11.30F以及δ5=5.650F的由来由于标准圆试样直径d0=10mm标距规定为δ10时L0=10d0=100mm而δ5时L5=5d0=50mm7若试样截面不为圆形而是相似长方形时：L10=10π4F0=11.30F∵在标准样中F0=4d02∵d02=4F0∴d0=π4F0=1.1280F≈1.130FL5=5.650F（d）工艺性能（1）钢管做水压试验水压试验目标测量钢管承压能力，同时检测钢管的致密性、是否存在有孔洞、针孔、砂眼以及穿透性的缺陷。试验压力P=dBRS200(kg/cm2)式中R——钢管允许应力、一般以该钢种的屈服点的60%计算Kgf/mm2(各种标准允许应力采用值各不相同，有的采用该钢种的抗拉强度的40～60%、也有采用该钢种屈服点的60～80%值)S——钢管的允许的最小壁厚（mm），但有的标准中为了简化计算公式，直接采用公称壁厚值。dB——钢管内直径（mm）但有的标准直接采用外径值（mm）注：该试验公式由静力学推导而得（具体推导方法请参看宝钢杂志97-4期）该计算公式有许多假设与实际值有较大误差该种试验方法有许多缺陷和错误，已逐渐由无损检测法替代（请参看8宝钢杂志97-4期）（2）卷边试验（10#机车锅炉用小烟管）1.5S≤B≥12%d(3)扩口试验（依据需方要求，壁厚≤8mm才做扩口试验）冷扩应用顶心锥度1/10#，扩口后试样上不得出现裂纹或裂口扩口后试样外径的扩大值应符合下表规定。钢号钢管外径扩大值%S≤4mmS＞4mm101062085(4)冷弯试验D≤22mm做冷弯试验弯曲角度为90°、弯心半径R≤6D此时不得出现裂纹或裂口。（5）压扁试验D＞22mm和S≤10mm的钢管应做压扁试验压扁后平板间距H（mm）H=DSS/1(）式中S——钢管公称壁厚（㎜）D——钢管公称外径（㎜）α——单位长度变形系数采用0.08压扁后试样不得有裂纹或裂口。9注：压扁试验计算方法，原苏联гост-301-50中规定为H≤2S（适用于ст10#）。H≤4S（适用于ст20#）。在西方以及国际标准中采用H=DSS/1(）后来各国均感到H=DSS/1(）式比较合理，亦逐渐改用此式。压扁试验计算公式H=DSS/1(）由来可参看（宝钢钢管学会技术论文集）（e）钢管表面质量钢管内外表面不允许有裂纹、折叠、轧折、结疤、离层和发纹存在。这些缺陷必须完全清除掉。清除深度不得超过公称壁厚的负偏差。直道允许深度冷拔（轧）管深度＜4%S同时不得大于0.3㎜5.试验方法及取样数量项目试验方法取样数量尺寸——逐支表面——逐支化学成份GB222、GB223每炉（罐）取一个试样拉力试验GB228每批在两根钢管上各取一个试样水压试验GB241逐支进行压扁试验GB246每批在两根钢管上各取一个试样10卷边试验GB245每批在两根钢管上各取一个试样扩口试验GB242每批在两根钢管上各取一个试样冷弯试验GB244每批在两根钢管上各取一个试样无损检验双方协议双方协议6.检验规则（1）检验和验收钢管的检验和验收由供方技术监督部门进行，按批进行检查验收。（2）组批规则每批钢管应由同一钢号、同一炉（罐）号、同一规格和同一热处理制度（炉次）组成。具体规定如下：D≤76mm和S≤3mm——————400支/批其它尺寸—————————200支/批剩余的支数等于或大于上述规定的50%时，则单独列为一批。而小于上述规定的50%时可并入同一炉（罐）号、同一钢号和同一规格的相邻的一批中。（3）复验及判定钢管的复验和判定规则应按GB2102-80《钢管验收、包装、标志及质量证明书的一般规定》进行。（4）包装、标志和质量证明书11应符合GB2102-80的规定。注：本标准原由YB232-70《锅炉用无缝钢管》修订而成。对YB232-70标准由83-03-01起作废。复习提纲及思考：1.通过本讲学习有哪些收获和启发？2.为什么说产品标准是代表一个国家工业技术水平高低的缩影？能否举例说明？3.低中压锅炉管除具有优良的的材质、精确的尺寸、光洁的钢管表面、稳定的机械性能等外、尚需有优良的工艺性能，工艺性能包括哪些？你会检验吗？4.今有用户需买D63.5×4.5mm×9.2m×20g×GB3087-82冷拔锅炉钢管计50吨a)请计算它的尺寸允许偏差为多少？b)计算这种钢管每米理论重量为多少？c)它们的理论重量和实际重量是否相等？为什么不等？原因何在？d)你能查表查出该钢管机械性能值和化学成分值规定多少？实际达到多少才算合格？e)机械性能中的伸长率有哪几种表示方法？各表示什么意义？f)冷拔（轧）管一般以热处理状态交货、为什么？能否举例说明？g)钢管做水压试验，你会不会计算钢管试验压力值多少？为什么尚规定耐压时间不得少于5秒？h)工艺性能中水