原材料--铁管.doc

原材料知识原材料知识 焊接焊接钢管钢管 一 钢铁的特性一 钢铁的特性 铁 Fe 这元素占地壳元素总量的 5 5 世界上的金属总产量中钢铁占 99 5 自然界中自然铁极少 大部份和氧结合成铁矿石 纯铁呈灰白色 强度不是很大 故用处不大 通常我们所说的铁 或钢 其实是 一种合金 这种合金主要成份为纯铁 Fe 含有锰 铬 钨等金属元素及碳 硅 硫磷等非金属元素 其中 碳所扮演的角色最为重要 它决定铁是否有展延性 是不是很脆 容不容易熔化 将铁矿石加入高炉还原而得的 熔铣 hotmetal 即熔融生铁 含碳 2 到 7 5 将熔铣浇注到模中 得一定的形状 称为铸铁 castiron 铣铁 或生铁 无法锻造 轧制或压制 换句话说 它不允许作任 何形式的机械变形 铣铁有白铣 whitepig iron 和灰铣 grey pig iron 的区别 白铣中的碳以碳化铁 Fe3C 的形式存在 故新的断口呈银白色 且因碳化铁硬而脆 所以白铣较硬且脆 至于灰铣中的碳以石 墨的形式出现 故断口为灰色 且较白铣软且勒 磷与硫对铁来说 是很令人讨厌的元素 虽然磷可使铁之流动性变佳 但也使得铁变脆 此因磷与铁 结合或硬脆的 Fe3P 至于硫呢 如果铁中含硫过多 则有热脆现象发生 即铁在高温加工的操作下脆裂 这是因为硫与铁结合成为硫化铁 铁与硫化铁成为共晶 形成网状 围绕在铁的晶体周围 因为共晶体的 熔点较铁为低 所以在高温加工的温度下 铁与硫的共晶体熔融而铁未熔 此时若加以外力 铁即生裂痕 如果加入某些特定的合金元素 锰 铬 镍 钼等等 可以增加钢铁的延性 抗拉强度 硬度 改进其 铸造性质 增加其对腐蚀与热的抵抗力 经过热处理 即将钢料加热至某一预定高温 再以各种速率使其冷 却 可以改变钢料的机械性质和物理性质 再者 钢铁容易施以机械加工而得到所需要的尺寸和形状 钢 铁因为具有这些特性 所以广泛地用来制造各种机械 设备及建筑楼房 一般将含碳量高于 2 的铣铁或铸 铁称为铁 而将含量少于 2 的称为钢 二 钢管的分类二 钢管的分类 钢管分无缝钢管和焊接钢管 有缝管 两大类 按断面形状又可分为圆管和异形管 广泛应用的是圆形钢管 但也有一些方形 矩形 半圆形 六角形 等边三角形 八角形等异形钢管 依生产方法 断面形状 壁厚 用途可以细分为 1 按生产方法分类 1 无缝管 是一种具有中空截面 周边没有焊缝的长条钢材 大量用作输送流体的管道 无缝钢管 是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管 然后经热轧 冷轧或冷拨制成 无缝钢管用优质 碳素钢或合金钢制成 有热轧 冷轧 拔 之分无缝钢管的规格用外径 壁厚毫米数表 示 如石油 天然气 煤气 水及某些固体管道 2 焊 管 也叫焊接钢管 是用钢板或钢带经卷曲成型后焊接制成的钢管 a 按工艺分 电弧焊管 电阻焊管 低频 中频 高频 气焊管 炉焊管 b 按焊缝分 直缝焊管 螺旋焊管 C 用途又分 一般焊管 镀锌焊管 吹氧焊管 电线套管 公制焊管 托辊管 深井 泵管 汽车用管 变压器管 电焊薄壁管 电焊异型管和螺旋焊管 2 按断面形状分类 1 简单断面 圆形钢管 椭圆形钢管 半圆形钢管 水滴形钢管 方形钢管 六角形钢管等 2 复杂断面 不等边六角形钢管 五瓣梅花形钢管 双凹形钢管 双凸形钢管 波纹形钢管 3 按壁厚分 薄壁钢管 厚壁钢管 3 按用途分 管道用钢管 热工设备用钢管 机械工业用钢管 石油用钢管 地质钻探用钢管 容器 用钢管 化学工业钢管 特殊用途钢管 三 休闲家具所用的管材基本上都为焊管 下面我们来了解下焊管的基本知识 三 休闲家具所用的管材基本上都为焊管 下面我们来了解下焊管的基本知识 1 1 焊接钢管的定义 焊接钢管的定义 焊接钢管也称焊管 是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管 2 各种焊接钢管的加工方法与用途 各种焊接钢管的加工方法与用途 焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管 直缝焊管生产工艺简单 生产效率高 成本低 发 展较快 螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高 能用较窄的坯料生产管径较大的焊管 还可以用同样宽度 的坯料生产管径不同的焊管 但是与相同长度的直缝管相比 焊缝长度增加 30 100 而且生产速度较 低 因此 较小口径的焊管大都采用直缝焊 大口径焊管则大多采用螺旋焊 1 低压流体输送用焊接钢管 GB T3092 1993 也称一般焊管 俗称黑管 是用于输送水 煤气 空气 油 和取暖蒸汽等一般较低压力流体和其他用途的焊接钢管 钢管接壁厚分为普通钢管和加厚钢管 2 低压流体输送用镀锌焊接钢管 GB T3091 1993 也称镀锌电焊钢管 俗称白管 是用于输送水 煤气 空气 油及取暖蒸汽 暖水等一般较低压力流体或其他用途的热浸镀锌焊接 炉焊或电焊 钢管 3 普通碳素钢电线套管 GB3640 88 是工业与民用建筑 安装机器设备等电气安装工程中用于保护电 线的钢管 4 直缝电焊钢管 YB242 63 是焊缝与钢管纵向平行的钢管 通常分为公制电焊钢管 电焊薄壁管 变 压器冷却油管等等 5 承压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管 SY5036 83 是以热轧钢带卷作管坯 经常温螺旋成型 用双面埋 弧焊法焊接 用于承压流体输送的螺旋缝钢管 钢管承压能力强 焊接性能好 主要用于输送石油 天然气的管线 6 承压流体输送用螺旋缝高频焊钢管 SY5038 83 是以热轧钢带卷作管坯 经常温螺旋成型 采用高频 搭接焊法焊接的 用于承压流体输送的螺旋缝高频焊钢管 钢管承压能力强 塑性好 便于焊接和加 工成型 主要用于铺设输送石油 天然气等的管线 7 一般低压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管 SY5037 83 是以热轧钢带卷作管坯 经常温螺旋成型 采用 双面自动埋弧焊或单面焊法制成的用于水 煤气 空气和蒸汽等一般低压流体输送用埋弧焊钢管 8 一般低压流体输送用螺旋缝高频焊钢管 SY5039 83 是以热轧钢带卷作管坯 经常温螺旋成型 采用 高频搭接焊法焊接用于一般低压流体输送用螺旋缝高频焊钢管 9 桩用螺旋焊缝钢管 SY5040 83 是以热轧钢带卷作管坯 经常温螺旋成型 采用双面埋弧焊接或高频 焊接制成的 用于土木建筑结构 码头 桥梁等基础桩用钢管 四 工艺流程 四 工艺流程 休闲家具所用的钢管是直缝焊管 以下是生产工艺流程图休闲家具所用的钢管是直缝焊管 以下是生产工艺流程图 上料上料 带钢矫平带钢矫平 头尾剪切头尾剪切 带钢对焊带钢对焊 滚压成型滚压成型 直缝校正直缝校正 高频焊接高频焊接 焊缝压紧焊缝压紧 焊缝刮平焊缝刮平 焊后冷却焊后冷却 定径压制定径压制 钢管矫直钢管矫直 飞锯切断飞锯切断 钢管检验钢管检验 钢管下机钢管下机 成品捆扎成品捆扎 五 各主要工艺要求 五 各主要工艺要求 1 上料时对原材料的检验 原材料的质量因素主要有钢带力学不稳定 钢带表面缺陷及几何尺寸偏差 钢带的力学性能对钢管质量的影响 焊接钢管常用的钢种为碳素结构钢 主要有 Q195 Q215 Q235 SPCC SS400 等 钢带的屈服点和抗拉强度过高 将造成钢带成型困难 特别 是管壁过厚时 材料的回弹力大 钢管焊接时存在较大的变形应力 焊缝容易产生裂缝 当钢带的 抗拉强度过低时 钢带在成型过程中由于材料偏软 表面容易起皱 所以需要从材料强度方面对钢 管质量进行有效的控制 钢带表面缺陷常见的有镰刀弯 波浪型 纵剪啃边等几种 镰刀弯和波浪型会引起钢带跑偏或翻转 容易使钢管焊缝产生搭焊 钢带的啃边 时时出现局部缺肉 使钢带在焊接时易产生裂纹 裂缝 几何尺寸当宽度小于允许偏差时 焊接钢管时的挤压力减小 使钢管焊缝处焊接不牢固 出现裂纹 或是开口管 当钢带的宽度大于允许偏差时 焊接钢管的挤压力增加 使钢管焊缝处出现尖嘴 搭 焊或毛刺等焊接缺陷 钢带宽度的波动 不但影响了钢管外径的精度 同时由于钢带的厚薄不一 使钢管在焊接时挤压力和焊接温度不稳定 造成了钢管焊接时焊缝质量的不稳定 另由于钢材内部 存在着夹层 杂质 砂眼等材料缺陷 也是影响钢管质量的一个重要因素 因此 钢带在焊接前 要检查每卷钢带的表面质量和几何尺寸 2 高频焊接对钢管质量的影响 在高频焊接中钢管焊缝间隙的控制 高频感应圈和阻抗器位置的放置和输 入热量的控制等对钢管焊缝的焊接质量影响很大 钢管焊缝间隙的控制 钢带进入焊管机经多道轧辊滚压 导向辊定向后 形成有开口间隙的原型钢管 管坯 调整挤压辊的挤压量 使焊缝间隙控制在 1 3mm 并使焊口两端保持齐平 焊缝间隙控制的过大 会使焊缝焊接不良而产生未熔合或开裂 焊缝间隙控制的过小 由于热量过大 造成焊缝烧损 熔化金属 飞溅 影响焊缝的焊接质量 高频感应圈位置的调控 感应圈应放置在与钢管同一中心线上 感应圈前端距挤压辊中心线的距离 在不烧损挤压辊的前提下 应视钢管的规格而尽量接近 若感应圈距挤压辊较远时 有效加热时间较 长 热影响区宽 使钢管焊缝的强度下降或未焊透 反之 感应圈易烧毁挤压辊 阻抗器位置的调控 阻抗器是一个或一组焊管专用磁棒 阻抗器的截面积通常不应小与钢管内径截面 积的 70 其作用是使感应圈 管坯焊缝边缘与磁棒形成一个电磁感应回路 产生邻近效应 涡流热 量集中在管坯焊缝边缘附近 使管坯边缘加热到焊接温度 阻抗器应放置在 V 形区加热段 且前端在 挤压辊中心位置处 使其中心线与管筒中心线一致 如阻抗器位置放置的不好 影响焊管的焊接速度 和焊接质量 使钢管产生裂纹 输入热量的控制 高频电源输入给钢管焊接部位的热量称为输入热量 当高频输入的热量不足且焊接 速度过快时 使被加热的管体边缘达不到焊接的温度 钢铁仍保持其固态组织而焊接不上 形成了未 熔合或未焊透的裂纹 当高频输入热量过大且焊接速度过慢时 使得被加热的管体边缘超过了焊接温 度 容易产生过热甚至过烧 使焊缝击穿 造成金属飞溅而形成缩孔 可通过调节高频焊接电流 电 压 或调整焊接速度的方法 来控制高频输入热量的大小 从而使钢管的焊缝既要焊透又不焊穿 获 得焊接质量优良的钢管 4 轧辊对钢管质量的影响 如轧辊调节不好 易造成钢管管缝的扭转 搭焊 边缘波浪 鼓包及管体表面 有压痕或划伤 钢管的椭圆度大等缺陷 这些是生产钢管最易出现的问题 因此 换辊时应掌握轧辊 调节的技巧 更换钢管规格 一般都对整套轧辊进行更换 轧辊的调节方法是 用钢丝从机组到出口拉一条中心线 进行调整 使各架孔型在一条中心线上 并使成型底线等合技术要求 更换轧辊规格后 首先对成 型辊 导向辊 挤轧辊 定径辊作一次全面的调节 然后重点对成型辊的封闭孔型 导向辊 挤轧 辊调节 导向辊的作用是控制钢管的管缝方向和管坯底线高度 缓解边缘延伸控制管坯边缘回弹 保证管缝平 直而不扭转进入挤轧辊 如导向辊调节不好 在钢管的焊接过程中 易造成钢管管缝的扭转 搭焊 边缘波浪等缺陷 挤轧辊是焊管机组的关键设备 其作用是将边缘被加热到焊接温度的管体在挤轧辊的挤压力作用下完 成压力焊接 在生产过程中要控制挤轧辊开口角的大小 挤压力过小时 焊缝金属强度下降 受力 后回产生开裂 挤压力过大时 会使熔融状态下的金属被挤出焊缝 降低焊接强度 而且使内外毛 刺量增加 易造成搭焊等焊接缺陷 4 焊缝刮平 焊缝经焊接和挤压后会产生焊疤 需要清除 清除方法是在机架上固定刀具 靠焊管的快速运动 将 焊疤刮平 焊管内部的毛刺一般不清除 焊缝刮平时刀具要磨好 否则焊缝高低不平 影响外观 刀具的位 置要放置好 过底会将钢管焊缝处割破 形成一条长凹痕 六 检验与测试 六 检验与测试 1 外径的测量 A 外径测量一般用游标卡尺或是千分尺 一般的钢管尺寸偏差为上下 15 丝 如是圆管要多测量几个 点 以确保它的圆度 如是方管每个面都要测量 且两条对角线误差不超过 35 丝 直角角度误差 不超过半度 如外面要套管要做下公差 20 丝 如里面要衬管要上公差 20 丝 参考下表一 B 焊管内焊疤不能过大 方管的焊缝最好放在角上 表一 尺寸要求 尺 寸 英寸 允许偏差 大于 2 0 25 1 2 0 15 外径 1 以下 0 1 1mm 以下 0 02 壁厚 1mm 以上 0 03 2 外观 A 焊缝要平整 光滑 表面不允许有折叠 裂缝 分层 搭焊等缺陷存在 B 允许有压痕 划伤 烧伤和结疤等轻微缺陷存在 但不能影响涂装后的效果 C 划伤和压痕以用细砂皮能磨掉为标准 3 牢度测试 A 把要测试的钢管先割下半米左右 再用切割机割成 5 6cm 长的小段 割 6 7 段 且割时焊缝向上 下部相连 1cm 左右 后用铁榔头敲击焊缝 焊缝没有开裂或凹陷为合格品 4 扩口测试 A 将割好一定长度的钢管一端切口向下放在比其直径大的圆锥形铁柱上 用榔头用力敲击钢管另一端 直到套在圆锥形铁柱上的钢管端口卷起 如焊缝裂开 为不合格产品 用于薄壁管 5 硬度测试 洛氏硬度计 6 直度的检验 利用光的直线传播 全长弯曲度参考 E1 标准 每米弯曲度参考 F3 标准 具体见下表 A 全长弯曲度 对钢管全长测得的弯曲度称为全长弯曲度 全长弯曲度分为五级 见表 2 弯曲度等级全长弯曲度 不大于 E10 20 E20 12 E30 10 E40 08 E50 06 B 每米弯曲度 对钢管每米长度测量的弯曲度称为每米弯曲度 每米弯曲度分为五级 见表 3 弯曲度等级 每米弯曲度 不大于 mm m F13 F22 F31 5 F41 0 F50 5 7 重 量 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 钢管每米的理 论重量按式 1 计算 式中 W 钢管理论重量 kg m 3 1416 钢的密度 kg dm 3 D 钢管公称外径 mm S 钢管公称壁厚 mm 5 1 按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