1、鋼管力學(xué)性能力學(xué)性能鋼材力學(xué)性能是保證鋼材最終使用性能（機(jī)械性能）的重要指標(biāo)，它取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理制度。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)不同的使用要求，規(guī)定了拉伸性能（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)、伸長率）以及硬度、韌性指標(biāo)，還有用戶要求的高、低溫性能等。 抗拉強(qiáng)度（ob）試樣在拉伸過程中，在拉斷時(shí)所承受的最大力（Fb），出以試樣原橫截面積（So）所得的應(yīng)力（o）,稱為抗拉強(qiáng)度（ob），單位為N/mm2（MPa）。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。計(jì)算公式為：式中：Fb-試樣拉斷時(shí)所承受的最大力，N（牛頓）；So-試樣原始橫截面積，mm2。 屈服點(diǎn)（os）具有屈服現(xiàn)象的金屬材料，試樣在拉伸

2、過程中力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長時(shí)的應(yīng)力，稱屈服點(diǎn)。若力發(fā)生下降時(shí)，則應(yīng)區(qū)分上、下屈服點(diǎn)。屈服點(diǎn)的單位為N/mm2（MPa）。上屈服點(diǎn)（osu）:試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應(yīng)力；下屈服點(diǎn)（osl）:當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)，屈服階段中的最小應(yīng)力。屈服點(diǎn)的計(jì)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。 斷后伸長率（o）在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其標(biāo)距所增加的長度與原標(biāo)距長度的百分比，稱為伸長率。以o表示，單位為%。計(jì)算公式為：式中：L1-試樣拉斷后的標(biāo)距長度，mm；L0-試樣原始標(biāo)距長度，mm。 斷面收縮率（屮）在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其縮

3、徑處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，稱為斷面收縮率。以屮表示，單位為。計(jì)算公式如下：式中：S0-試樣原始橫截面積，mm2；S1-試樣拉斷后縮徑處的最少橫截面積，mm2。 硬度指標(biāo)金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。根據(jù)試驗(yàn)方法和適用范圍不同，硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。A、布氏硬度（HB）用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，以規(guī)定的試驗(yàn)力（F）壓入式樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗(yàn)力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS（鋼球）表示，單位

4、為N/mm2（MPa）。其計(jì)算公式為：式中：F-壓入金屬試樣表面的試驗(yàn)力，N；D-試驗(yàn)用鋼球直徑，mm；d-壓痕平均直徑，mm。測定布氏硬度較準(zhǔn)確可靠，但一般HBS只適用于450N/mm2（MPa）以下的金屬材料，對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，布氏硬度用途最廣，往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。舉例：120HBS10/1000130：表示用直徑10mm鋼球在lOOOKgf（9.807KN）試驗(yàn)力作用下，保持30s（秒）測得的布氏硬度值為120N/mm2（MPa）。熱軋和冷軋(撥)無縫鋼管的區(qū)別熱軋和冷軋(撥)無縫鋼管的區(qū)別冷軋無縫管(GB3639-2000)是

5、用于機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓設(shè)備的尺寸精度高和表面光潔度好的冷拔或冷軋精密無縫鋼管。無縫鋼管分熱軋和冷軋(撥)無縫鋼管兩類。冷軋(撥)無縫管除分一般鋼管、低中壓鍋爐鋼管、高壓鍋爐鋼管、合金鋼管、不銹鋼管、石油裂化管、其它鋼管外，還包括碳素薄壁鋼管、合金薄壁鋼管、不銹薄壁鋼管、異型鋼管。熱軋無縫管外徑一般大于32mm，壁厚2.5-75mm，冷軋無縫鋼管處徑可以到6mm,壁厚可到0.25mm，薄壁管外徑可到5mm，壁厚小于0.25mm，冷軋比熱軋尺寸精度高。熱軋無縫管分一般鋼管，低、中壓鍋爐鋼管，高壓鍋爐鋼管、合金鋼管、不銹鋼管、石油裂化管、地質(zhì)鋼管和其它鋼管等。一般用無縫管：是用10、20、30、35、4

6、5等優(yōu)質(zhì)碳結(jié)鋼16Mn、5MnV等低合金結(jié)構(gòu)鋼或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合金鋼熱軋或冷軋制成的。10、20等低碳鋼制造的無縫管主要用于流體輸送管道。45、40Cr等中碳鋼制成的無縫管用來制造機(jī)械零件，如汽車、拖拉機(jī)的受力零件。一般用無縫鋼管要保證強(qiáng)度和壓扁試驗(yàn)。熱軋鋼管以熱軋狀態(tài)或熱處理狀態(tài)交貨；冷軋以熱處理狀態(tài)交貨。熱軋和冷軋無縫管的主要區(qū)別：1、冷軋成型鋼允許截面出現(xiàn)局部屈曲，從而可以充分利用桿件屈曲后的承載力；而熱軋型鋼不允許截面發(fā)生局部屈曲。2、熱軋型鋼和冷軋型鋼殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因不同，所以截面上的分布也有很大差異。冷彎薄壁型鋼截面上的殘余應(yīng)力分布是彎曲型的

7、，而熱扎型鋼或焊接型鋼截面上殘余應(yīng)力分布是薄膜型。3、熱軋型鋼的自由扭轉(zhuǎn)剛度比冷軋型鋼高，所以熱軋型鋼的抗扭性能要優(yōu)于冷軋型鋼。冷軋無縫管冷軋無縫管是指在常溫下，經(jīng)過冷拉、冷彎、冷拔等冷加工把鋼板或鋼帶加工成各種型式的鋼材。優(yōu)點(diǎn)：成型速度快、產(chǎn)量高，且不損傷涂層，可以做成多種多樣的截面形式，以適應(yīng)使用條件的需要；冷軋可以使鋼材產(chǎn)生很大的塑性變形，從而提高了鋼材的屈服點(diǎn)。缺點(diǎn):1.雖然成型過程中沒有經(jīng)過熱態(tài)塑性壓縮，但截面內(nèi)仍然存在殘余應(yīng)力，對鋼材整體和局部屈曲的特性必然產(chǎn)生影響；2.冷軋型鋼樣式一般為開口截面，使得截面的自由扭轉(zhuǎn)剛度較低。在受彎時(shí)容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，受壓時(shí)容易出現(xiàn)彎扭屈曲，抗扭性能較

8、差；3.冷軋成型鋼壁厚較小，在板件銜接的轉(zhuǎn)角處又沒有加厚，承受局部性的集中荷載的能力弱。熱軋無縫管是相對于冷軋無縫管而言的，冷軋無縫管是在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的軋制，而熱軋無縫管就是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的軋制。優(yōu)點(diǎn):可以破壞鋼錠的鑄造組織，細(xì)化鋼材的晶粒，并消除顯微組織的缺陷，從而使鋼材組織密實(shí)，力學(xué)性能得到改善。這種改善主要體現(xiàn)在沿軋制方向上，從而使鋼材在一定程度上不再是各向同性體；澆注時(shí)形成的氣泡、裂紋和疏松，也可在高溫和壓力作用下被焊合。缺點(diǎn):1.經(jīng)過熱軋之后，鋼材內(nèi)部的非金屬夾雜物(主要是硫化物和氧化物，還有硅酸鹽)被壓成薄片，出現(xiàn)分層(夾層)現(xiàn)象。分層使鋼材沿厚度方向受拉的性能大大惡化

9、，并且有可能在焊縫收縮時(shí)出現(xiàn)層間撕裂。焊縫收縮誘發(fā)的局部應(yīng)變時(shí)常達(dá)到屈服點(diǎn)應(yīng)變的數(shù)倍，比荷載引起的應(yīng)變大得多；2.不均勻冷卻造成的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力是在沒有外力作用下內(nèi)部自相平衡的應(yīng)力，各種截面的熱軋型鋼都有這類殘余應(yīng)力，一般型鋼截面尺寸越大，殘余應(yīng)力也越大。殘余應(yīng)力雖然是自相平衡的，但對鋼構(gòu)件在外力作用下的性能還是有一定影響。如對變形、穩(wěn)定性、抗疲勞等方面都可能產(chǎn)生不利的作用。3.熱軋的鋼材產(chǎn)品，對于厚度和邊寬這方面不好控制。我們熟知熱脹冷縮，由于開始的時(shí)候熱軋出來即使是長度、厚度都達(dá)標(biāo)，最后冷卻后還是會出現(xiàn)一定的負(fù)差，這種負(fù)差邊寬越寬，厚度越厚表現(xiàn)的越明顯。所以對于大號的鋼材，對于鋼材的邊

10、寬、厚度、長度，角度，以及邊線都沒法要求太精確。無縫管用途種類如下：(1)一般結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)用無縫管(GB8162-87)(2)低中壓鍋爐用無縫管(GB/T3087-1999)(3)高壓鍋爐用無縫管ST45.8/111(GB5310-85)(4)輸送流體用無縫管(GB/T8163-1999)(5)冷拔或冷扎精密無縫管(GB3639-83)(6)地質(zhì)鉆探用鋼管(YB235-70)(7)石油鉆探鋼管(YB528-65)(8)液壓氣缸筒精密內(nèi)徑用無縫管(GB8713-88)(9)化肥專用無縫管(GB6479-86)(10)船舶用管(GB5312-85)(11)石油裂化管(GB9948-88)(12)

11、各種合金管16Mn27SiMn15CrMo、35CrMo12CrMov20G40Cr目前，全世界生產(chǎn)無縫管的共計(jì)有110多個(gè)國家的1850多個(gè)公司下的5100多個(gè)生產(chǎn)廠，其中生產(chǎn)石油管的有44個(gè)國家的170多個(gè)公司下的260多個(gè)廠。2000年，無縫管全國表觀消費(fèi)量為418.0萬噸，其中國內(nèi)供應(yīng)量的382.1萬噸，占國內(nèi)總需求的91.4%。進(jìn)口為35.9萬噸，占國內(nèi)總需求的8.59%。同年石油管消費(fèi)量大約為91萬噸。進(jìn)口約25.2萬噸。進(jìn)口管占國內(nèi)總消費(fèi)量的大約70%，其中進(jìn)口管占國內(nèi)總消費(fèi)量的27.69%，石油管進(jìn)口量約占無縫管總進(jìn)口量的大約70%。從日本進(jìn)口的石油管占總進(jìn)口量一半以上。中國最

12、大的石油套管生產(chǎn)基地天津鋼管公司2000年的鋼管產(chǎn)品出來為52.20萬噸，其中石油套管產(chǎn)量為36.41萬噸。套管占全國石油產(chǎn)量的一半以上。在產(chǎn)量和銷售量上都占中國套管市場的第一位。從國際和國內(nèi)兩個(gè)市場來看，無縫管(包括石油專用管)的現(xiàn)有生產(chǎn)能力均已大于需求。所以，今后的重點(diǎn)應(yīng)放在充分發(fā)揮現(xiàn)有機(jī)組的能力，開發(fā)出高強(qiáng)度等級、高抗擊毀、高抗腐蝕的石油管、高壓鍋爐管和氣瓶管等產(chǎn)品。也是國家針對當(dāng)前我國鋼鐵市場進(jìn)行優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。這也是增加在國內(nèi)外產(chǎn)品競爭力、擴(kuò)大市場份額的關(guān)鍵所在。就是說，提高國內(nèi)鋼管企業(yè)的市場競爭力是加和WTO以后國內(nèi)企業(yè)長期的任務(wù)和成功發(fā)展的關(guān)鍵。1. 結(jié)構(gòu)用無縫管(GB/T8

13、162-1999)是用于一般結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的無縫管。2. 流體輸送用無縫管(GB/T8163-1999)是用于輸送水、油、氣等流體的一般無縫管。3低中壓鍋爐用無縫管(GB3087-1999)是用于制造各種結(jié)構(gòu)低中壓鍋爐過熱蒸汽管、沸水管及機(jī)車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋和冷拔(軋)無縫管。4高壓鍋爐用無縫管(GB5310-1995)是用于制造高壓及其以上壓力的水管鍋爐受熱面用的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和不銹耐熱鋼無縫管。5.化肥設(shè)備用高壓無縫管(GB6479-2000)是適用于工作溫度為-40400C、工作壓力為1030Ma的化工設(shè)備和管道的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼無

14、縫管。6石油裂化用無縫管(GB9948-88)是適用于石油精煉廠的爐管、熱交換器和管道無縫管。7地質(zhì)鉆探用鋼管(YB235-70)是供地質(zhì)部門進(jìn)行巖心鉆探使用的鋼管，按用途可分為鉆桿、鉆鋌、巖心管、套管和沉淀管等。8金剛石巖芯鉆探用無縫管(GB3423-82)是用于金剛石巖芯鉆探的鉆桿、巖心桿、套管的無縫管。9石油鉆探管(YB528-65)是用于石油鉆探兩端內(nèi)加厚或外加厚的無縫管。鋼管分車絲和不車絲兩種，車絲管用接頭聯(lián)結(jié)，不車絲管用對焊的方法與工具接頭聯(lián)結(jié)。10. 船舶用碳鋼無縫管(GB5213-85)是制造船舶I級耐壓管系、II級耐壓管系、鍋爐及過熱器用的碳素鋼無縫管。碳素鋼無縫管管壁工作溫

15、度不超過450C，合金鋼無縫管管壁工作溫度超過450C。11. 汽車半軸套管用無縫管(GB3088-82)是制造汽車半軸套管及驅(qū)動橋橋殼軸管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋無縫管。12柴油機(jī)用高壓油管(GB3093-86)是制造柴油機(jī)噴射系統(tǒng)高壓管用的冷拔無縫管。13. 液壓和氣動缸筒用精密內(nèi)徑無縫管(GB8713-88)是制造液壓和氣動缸筒用的具有精密內(nèi)徑尺寸的冷拔或冷軋精密無縫管。14. 冷拔或冷軋精密無縫管(GB3639-83)是用于機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓設(shè)備的尺寸精度高和表面光潔度好的冷拔或冷軋精密無縫管。選用精密無縫管制造機(jī)械結(jié)構(gòu)或液壓設(shè)備等，可以大大節(jié)約機(jī)械加工工時(shí)，提高材料利用率，同時(shí)

16、有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。15. 結(jié)構(gòu)用不銹鋼無縫管(GB/T14975-1994)是廣泛用于化工、石油、輕紡、醫(yī)療、食品、機(jī)械等工業(yè)的耐腐蝕管道和結(jié)構(gòu)件及零件的不銹鋼制成的熱軋(擠、擴(kuò))和冷拔(軋)無縫管。16. 流體輸送用不銹鋼無縫管(GB/T14976-1994)是用于輸送流體的不銹鋼制成的熱軋(擠、擴(kuò))和冷拔(軋)無縫管。17. 異型無縫管是除了圓管以外的其他截面形狀的無縫管的總稱。按鋼管截面形狀尺寸的不同又可分為等壁厚異型無縫管(代號為D)、不等壁厚異型無縫管(代號為BD)、變直徑異型無縫管(代號為BJ)。異型無縫管廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件、工具和機(jī)械零部件。和圓管相比，異型管一般都有較大的慣性

17、矩和截面模數(shù)，有較大的抗彎抗扭能力，可以大大減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)約鋼材。無縫鋼管重量計(jì)算公式:(外徑-壁厚)*壁厚*0.02466=kg/米(每米的重量)無縫管尺寸及允許偏差偏差等級標(biāo)準(zhǔn)化外徑允許偏差D11.5%，最小土0.75mmD21.0%。最小土0.50mmD30.75%.最小土0.30mmD40.50%。最小土0.10mm套管和油管用無縫鋼管J55、K55、N80、L80、P110力學(xué)性能化學(xué)成分套管和石油用無縫鋼管J55、K55、N80、L80、P110力學(xué)性能化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)：APISPEC5CT美國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)用途：用于油井用套管和油管的無縫鋼管主要生產(chǎn)鋼管牌號：J55、K55、N80、

18、L80、P110等石油套鋼管用途：油管用于油井中抽取石油或天然氣，套管用作油氣井中的井壁尺寸公差:鋼管種類外徑(D)壁厚(S)冷拔管鋼管外徑(mm)允許偏差(mm)允許偏差(mm)114.30.5%,+1%力學(xué)性能：標(biāo)準(zhǔn)牌號抗拉強(qiáng)度(MPa)屈服強(qiáng)度(MPa)伸長率()硬度APISPEC5CTJ55517379552查表K55517655N80689552758L80(13Cr)655552655S241HBP110862758965化學(xué)成分:標(biāo)準(zhǔn)牌號化學(xué)成分(%)CSiMnPSCrNiCuMoVAlsAPISPEC5CTJ55K55(37Mn5)0.340.390.200.351.251.5

19、00.0200.0150.150.200.200.020N80(36Mn2V)0.340.380.200.351.451.700.0200.0150.150.110.160.020L80(13Cr)0.150.221.000.251.000.0200.01012.014.00.200.200.020P110,(30CrMo)0.260.350.170.370.400.700.0200.0100.801.100.200.200.150.250.08517379-552K55517655N80689552-758L80(13Cr)655552-655三241HBP110862758-965合金鋼管力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)牌號抗