管道常用金屬材料

1、2.1 鑄鐵2.1.1 灰口鑄鐵2.1.2 可鍛鑄鐵2.1.3 球墨鑄鐵2.2 碳素鋼2.2.1 .碳素鋼的分類2.2.2 普通碳素鋼2.2.3 優(yōu)質(zhì)碳素鋼2.2.4 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼2.3 合金鋼2.3.1 合金鋼分類2.3.2 常用合金鋼2.4 常用金屬材料技術(shù)條件標準2常用金屬材料介紹壓力管道中常用的金屬材料的分類、特點、用途和表示方法金屬材料：黑色金屬：通常指鐵和鐵的合金有色金屬：指鐵及鐵合金以外的金屬及其合金。黑色金屬根據(jù)它的元素組成和性能特點分為三大類,即鑄鐵、碳素鋼及合金鋼2.1 鑄鐵鑄 鐵：含碳量大于2.06%的鐵碳合金 。2.1.1 業(yè)應(yīng)用價值的鑄鐵其含碳量一般為2.5%6.6

2、7%。2.1.2 要成分除鐵之外，碳和硅的含量也比較高。由于鑄鐵中的含碳量較高，使得其中的 大部分碳元素已不再以 Fe3c化合物存在，而是以游離的石墨存在。性能特點：是可焊性、塑性、韌性和強度均比較差，一般不能鍛，但它卻具有優(yōu)良的鑄造性、減摩性、切削加工性能，價格便宜。用 途：常用作泵機座、低壓閥體等材料；地下低壓管網(wǎng)的管子和管件。根據(jù)鑄鐵中石墨的形狀不同將鑄鐵分為灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵。2.1.3 灰口鑄鐵：石墨以片狀形式存在于組織中的鑄鐵稱之為灰口鑄鐵?；铱阼T鐵澆鑄后緩冷得到的組織為鐵素體和游離石墨共存，斷口呈灰色，灰口鑄鐵也因此而得名?；铱阼T鐵的各項機械性能均較差，工程上很少使用。

3、2.1.4 可鍛鑄鐵：經(jīng)過長時間石墨化退火，使石墨以團絮狀存在于鑄鐵組織中，此類鑄鐵稱為可鍛鑄鐵。性能特點：強度、塑性、韌性均優(yōu)于灰口鑄鐵，其延伸率可達 12%;但可鍛鑄鐵制造工藝 復(fù)雜，價格比較高。由于可鍛鑄鐵具有一定的塑性，故"可鍛”的名稱也由此而出，其實它仍為不可鍛。用 途：可鍛鑄鐵在工程上常用作閥門手輪以及低壓閥門閥體等。根據(jù)斷面顏色或組織的不同，可鍛鑄鐵又分為黑心可鍛鑄鐵、白心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄 鐵三種。常用的是黑心可鍛鑄鐵。2.1.5 球墨鑄鐵:是通過在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑進行球化處理，并加入少量的孕育劑以促進石墨化，在澆注后直接獲得具有球狀石墨結(jié)晶的鑄鐵

4、。性能特點：球墨鑄鐵的各項性能指標均優(yōu)于可鍛鑄鐵，比可鍛鑄鐵價格便宜。用 途：可代替可鍛鑄鐵用在較苛刻條件下。用途更廣泛。鑄鐵命名：根據(jù)GB9439的規(guī)定鑄鐵的牌號表示方法：QT400-15QT450-10KTH330 用I延伸率（%）（MPa） "球鐵市漢語拼音第f字典2.2 碳素鋼 碳素鋼：含碳量小于等于 2.06%的鐵碳合金稱為碳素鋼。2.2.1 .碳素鋼的分類低碳銅 決.按憑學(xué)成黑中麗 （含法里）高碳鋼CWI125%的銅（普度低量性好焊接性能好Q235-A,州郡20用于管道 壓客）C卻.如回,6。%的弭用于疆固件和鍛科加.35鋼C卻刷%的鋼 強度和硬度高，型性差，可制作彈簧、

5、鋼延繩等.如65Mn（c=0.fi2-0J）甲美的A按機械性能供我鋼Al, A2, A3-A7r普通族素鋼, 乙類病E按化學(xué)成分供殛的鋼EL B2,由等（我&?.。5%S 0.05%）、特森C按機械性能十化學(xué)成分C1,C2,C3-C <h,按品質(zhì)分類 優(yōu)質(zhì)碟苗鋼（RW0.04% S WD.04%） 10, 15, 20, 25'高緩(PO.OSS 0.02%)平爐煙普碳煙、低合金鋼I優(yōu)質(zhì)磅素鋼轉(zhuǎn)爐鋼普麒鋼C .冶煉方法-沸端A3FRSSK.篦靜鋼A3l華鎮(zhèn)靜鋼ISNbb （1*鋁半）,'結(jié)構(gòu)鋼d接用途承H用鋼任力容雷用、鍋爐用鋼）'工具鋼特種用途鋼、L高級

6、鑄鍋3- PWO.加”優(yōu)級鑄鍋£. PO. 0M諸朗 U1翻級棒期s. POlOCSB一帔閥門均為鑄創(chuàng).一般應(yīng)注明級別，不注為111級.適用于制造一些形狀復(fù)雜, '整以進行鑄造和切勃魁工成形而乂要求較高的強澄和聚性的零件.鍛鍋用鍛造方法生產(chǎn)的各種鍛材和鍛件.鍛鋼的質(zhì)量和機械性能都優(yōu)千鑄鈉，能承 已按成型方法受大沖擊力的作用,用于量變的受力事件.熱軋鋼表面質(zhì)量及尺寸精度較差，不能軋制細、薄的鋼材.主要用來生產(chǎn)、型鋼.鋼管、鋼板等大型鋼材.扎鋼"冷軋鋼 與熱軋相比r表面光潔r尺寸精確.機械性能好,常用來軋制表 I面質(zhì)量優(yōu)良和尺寸精確的板.管、簫等細薄產(chǎn)品.L冷拔鋼以熱軋

7、鋼為原料，在冷志下進行多次拉拔而成的各種鋼材.特點：精度高.表面質(zhì)量好.主要用干生產(chǎn)鋼絲和，卜百徑園鋼和鋼管.2.2.2 普通碳素鋼普通碳素鋼與優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比，由于它的有害雜質(zhì)元素s、p含量相較高，綜合機械性能和耐蝕性較差，故不宜用在較重要的場合，但普通碳素鋼價格便宜，故工程上常用于各種鋼構(gòu) 架、支吊架等，而流體輸送管道上使用時常給與一定的限制。普通碳素鋼根據(jù)冶煉過程的脫氧程度分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼三種。 沸騰鋼：在澆鑄前不用硅和鋁脫氧，鋼液中含氧量多，澆注及凝固時會產(chǎn)生大量 CO氣泡，在 鋼錠模內(nèi)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，這類鋼叫沸騰鋼。沸騰鋼冷凝后沒有集中縮孔，因而成材率高，成本低，表面質(zhì)量及深

8、沖性能好。但因含氧量高, 成分偏析大，內(nèi)部雜質(zhì)多，抗腐蝕性和機械性能差，.且容易發(fā)生時效硬化和鋼板的分層，故不宜 作重要用途。鎮(zhèn)靜鋼：而脫氧較完全，澆鑄時鋼水在鋼錠模內(nèi)不產(chǎn)生CO氣體，這類鋼叫鎮(zhèn)靜鋼。成材率低成本高。但鎮(zhèn)靜鋼中氣體含量低，時效傾向小，鋼鏡中氣泡、疏松較少，質(zhì)量較好。半鎮(zhèn)靜鋼：進行中等程度脫氧，介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間的鋼叫。普通碳素鋼的表示方法和代號按GB700標準0 235 A FL-F沸騰鋼，b半鎮(zhèn)靜銅，鎮(zhèn)靜鋼省略mic. D兩級常用在重要場合下材料的屈隈強度,分別為”5* 215. 235、355、275五個等投“屈”字漢語拼音第一個字母。|壓力管道中常用的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼牌

9、號為Q235A（F、b）、Q235B（F、b）、Q235C、Q235D四種，這些牌號的質(zhì)量要求是順次提高的。材料標準為GB700。2.2.3 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的有害雜質(zhì)元素S、P比普通碳素鋼低，不僅如此，二者的冶煉方法也多有不同，普通碳素鋼多用成本最低轉(zhuǎn)爐冶煉，而優(yōu)質(zhì)碳鋼則采用平爐或純氧頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉，脫氧較好,雜質(zhì)含量較低，故其綜合機械性能、耐蝕性等均優(yōu)于普通碳素鋼。優(yōu)質(zhì)碳素鋼與高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比，價格不高，且是工程上應(yīng)用最廣泛的碳素鋼。 優(yōu)質(zhì)碳素鋼的表示方法和代號按GB221標準：OSF20 g （25g）鍋爐鋼C10.17-0.24%特殊用途標記，R壓容用粗；.鍋爐用銅口 口低溫用

10、颯如棉騰的或半鎮(zhèn)靜鋼.尚度加翻/或 飛”含桂元素的量達到0.7%以上時或特意加入的其它元素，為該元素的化 學(xué)苻號，如Mn、班等Q作岫R）兩位數(shù)字蓑示銅中平均含1姆的萬分之腦h 10、加、篇、35等表示葡I鑄的兆卜的生產(chǎn)方法不表示. GB/T699給出了優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學(xué)成分和機械性能要求。該標準共列出了 08F、10F、15F、08、10、20、25、70Mn等31種材料牌號；壓力管道中常用的牌號為08、10、20三種。2.2.4 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼各方面性能略優(yōu)于優(yōu)質(zhì)碳素鋼，但價格較高，工程上用的并不多。一般情況下,如果采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼不能滿足使用條件要求時，將考慮選用相應(yīng)的合金鋼而不

11、用高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼在優(yōu)質(zhì)碳素鋼的牌號后加A2.3合金鋼合金鋼：為了提高鋼的機械性能、工藝性能或物理化學(xué)性能，通常有意識地向鋼中加入一些合金元素，由此得到的鋼就叫合金鋼。2.3.1 合金鋼分類表2-1合金鋼分類（用途）第一層第二層分類第三層分類特點及用途低合金鋼1 .低碳型合金鋼，合金元素總量一般63%;2 .強度明顯高于碳素鋼，有較好的塑性和韌性，可焊性尚可；3 .用于中高溫、抗氫、抗高溫硫腐蝕等。合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)鋼1 .中碳型合金鋼，合金元素含量較低；2 .強度較高；3 .用于高溫螺栓、螺母材料等。彈簧鋼1含碳量比調(diào)質(zhì)鋼高；2經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，強度較高 抗疲勞強度較高；3用于彈簧材料。

12、合金鋼滾動軸承鋼1高碳型合金鋼，合金含量較高；2具有高而均勻的硬度和耐磨性；3用于滾動軸承。合金工具鋼量具鋼1高碳型合金鋼，合金元素含量較低；2具有高的硬度和耐磨性，機加工性能好，穩(wěn)定性好；3用于量具材料。不銹鋼1低碳高合金鋼；2抗腐蝕性好；3用于抗腐蝕、部分可做耐熱材料。特殊性能鋼耐熱鋼1低碳高合金鋼；2耐熱性能好；3用于耐熱材料、部分可做抗腐蝕材料。低溫鋼1低碳合金鋼，根據(jù)耐低溫程度合金元素有高有低；2抗低溫性好；3用于低溫材料（專用鋼為銀鋼）。合金元素因溶于鐵素體中起固溶強化作用,從而提高了材料的硬度和強度,但同時卻使其韌性和塑性相對降低。材料在低溫下強度一般略有提高,但塑性和韌性則下降

13、很多,通過添加一些合金元素可提高材料在低溫下的塑性和韌性。奧氏體不銹鋼由于含有較多的合金元素又具有單一的奧氏體組織,故它具有較好的抗氧化腐蝕性能和高溫使用性能。工程上,奧氏體不銹鋼常用于多種腐蝕工況和高溫工況。合金鋼的優(yōu)點合金鋼與碳素鋼相比,它具有較高的強度,較好的耐熱性,較好的耐低溫性能,較好的耐腐蝕性能等優(yōu)點,甚至有些生產(chǎn)環(huán)境采用碳素鋼是滿足不了要求的。故合金鋼是壓力管道中常用的也是很重要的材料。2.3.2 常用合金鋼壓力管道中常用的合金鋼有低合金鋼、調(diào)質(zhì)鋼、不銹鋼、耐熱鋼和低溫鋼。其它鋼種有時也會偶爾碰到在此不再作進一步的介紹。a.低合金鋼低碳型合金鋼，合金元素總量一般63%;強度明顯高

14、于碳素鋼，有較好的塑性和韌性，可焊性尚可；低合金鋼有碳錳系、碳錳釩系、鉻鉬系、鉻鉬釩系碳鎰系和碳鎰鈕系GB/T1591 給出了化學(xué)成分和機械性能要求;l材料牌號為 Q295A (B)、Q345A E、Q390A E、Q420A E、Q460CE;l用于常溫及以上溫度時，可用 A、B或C級；用于一2040C時，可用C或D級l 表示方法及代號同普通碳素鋼銘鋁系和銘鋁鈕系GB/T3077 給出了化學(xué)成分和機械性能要求;l 材料牌號主要為12CrMo、 15CrMo、 12Cr1MoV ；（次高溫）等材料l它們常用作抗氫腐蝕、抗高溫硫或硫化氫腐蝕和耐熱例如，12CrMo和15CrMo常用于 550 c

15、以下的高溫工況，或用于 320 c以下的臨氫工況;12CrlMoV常用于575 c以下的高溫高壓蒸汽介質(zhì)。l表示方法及代號特殊用途標記同優(yōu)質(zhì)碇闞部分.對高班優(yōu)質(zhì)合金鋼，在其后加 Y主要合金元素符號及其含量其中前兩位為元素符號后兩位數(shù)字 為讀合金元素M隨百分比含量黑字知的RMWJfflfR字 表示，舍量不足1.5%時可省略不注.有多個合金元素時則依次按兩位裁字關(guān)示颯中平英含限量的萬分之JL 兩個字母”g鑄阿鑄的非卜的生產(chǎn)方法不表示.25 Cr2 Mhy A1高級優(yōu)質(zhì)合金鋼含金元素含量15% X僅拯合金元素152.49% 標"2"233.49% 標 “3”357.49% 標 “

16、4” 17-19.00%標七鏟含碳量25% （兩位數(shù)字表示）b.調(diào)質(zhì)合金鋼l中碳型合金鋼，合金元素總量一般63%;l它的含碳量較高，強度高，可焊性差；l GB/T3077給出了化學(xué)成分和機械性能要求；l 材料牌號為 40Cr、45Cr、30CrMo、30CrMoA、35CrMo、35CrMoA、25CrMoVA 等l用于螺栓、螺母材料l表示方法及代號同低合金鋼中的銘鋁系和銘鋁鈕系 c.不銹鋼不銹鋼特點l 合金元素含量比較高，均超過10%,有的高達50%甚至更多;l它含有大量的合金元素，故其耐熱、耐蝕等性能大大優(yōu)于碳素鋼和低合金鋼，但隨之而來 的是其價格也遠遠高于碳素鋼和低合金鋼O 分類（按常溫

17、的組織不同） 奧氏體型 奧氏體-鐵素體雙相型 鐵素體型 馬氏體型 沉淀硬化型表示方法lCrl8Ni9Ti0Crl8Ni9 OOCrlSNilS合金元素表示方法同低含金副含碳量千分之幾（一位數(shù)表示）C<o.l«/h用表示“低碳融<0.03% 用“0?！北硎尽俺吞肌背Ｓ貌讳P鋼1）奧氏體不銹鋼 根據(jù)其含碳量的不同分為高碳型、低碳型（CW0.08%）、和超低碳型; 常溫為單一奧氏體組織，消除了組織間的電位差，故有利于抗電化學(xué)腐蝕; 它含有大量耐蝕合金元素，抗高溫化學(xué)腐蝕; 具有良好的機械性能和可焊性;價格較高。 GB1220 標準共給出了33 種奧氏體不銹鋼的材料牌號,而常用的

18、材料牌號有 0Cr18Ni9(304) 、 00Cr19Ni10(304L) 、 0Cr17Ni12Mo2(316) 、 00cr17Ni14Mo2(316L) 、0Cr18Ni10Ti(321) 、 0Cr18Ni11Nb(347) 、 0Cr25Ni20(310) 、 0Cr23Ni13 等。派高碳奧氏體不銹鋼含碳量較高(C=0.04%0.12%),高溫強度較高，常用作耐熱鋼；冰超低碳型奧氏體不銹鋼含碳量較低(CW 0.03%),不易產(chǎn)生晶間腐蝕傾向，常用作耐蝕鋼；強度較低，不應(yīng)在高溫下使用。冰低碳型奧氏體不銹鋼含碳量(C < 0.08%，性能介于高碳和超低碳之間；2)奧氏體一鐵素體

19、型不銹鋼 常溫組織為奧氏體+ 鐵素體組織； 由于含有硅、鋁等合金元素,加之它具有雙相組織，故它抗氯化物引起的晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕性能明顯優(yōu)于奧氏體型不銹鋼。 具有良好的綜合機械性能和可焊性； 常代替奧氏體型不銹鋼用于容易發(fā)生晶間腐蝕的工作環(huán)境。 但該種材料制造工藝復(fù)雜,成本較高,價格約是奧氏體型不銹鋼的(3-4)倍 ,故這種材料在工程上應(yīng)用的并不普遍； GB1220 標準給出了0Cr26Ni5Mo2 、 1Cr18Ni11Si4AlTi 、 00Cr18Ni5Mo3Si2 共 3 種奧氏體一鐵素體型不銹鋼的材料牌號。3)鐵素體型不銹鋼 常溫組織為鐵素體組織。 由于它的平均含鉻量大于11.7%,可

20、在材料表面形成一層致密的Cr 氧化薄膜，能有效地保護材料免遭腐蝕。但其防腐性能不如奧氏體型不銹鋼， 焊接性能比較差； 常用在腐蝕性較弱的環(huán)境。在壓力管道中應(yīng)用的不多,而在壓力容器中常用作復(fù)合材料的復(fù)層；GB1220 標準共給出了7 種鐵素體型不銹鋼的材料牌號,常用的材料牌號有00cr12 和0Cr13Al 。4)馬氏體不銹鋼 合金含量與鐵素體型不銹鋼類似； 碳含量較高，具有較高的硬度和耐磨性，耐蝕性較弱； 常被用于手術(shù)刀，壓力管道中碳素鋼和鉻鉬鋼閥門的閥桿和閥芯； GB1220 標準共給出了18 種馬氏體型不銹鋼的材料牌號,常用的材料牌號有1cr13 和2Cr13、 3Cr13。5)沉淀硬化型

21、不銹鋼 指可以進行沉淀硬化處理的奧氏體或馬氏體不銹鋼； 有很高的強度和硬度，耐蝕接近奧氏體不銹鋼， 壓力管道中用作螺栓和螺母材料； GB1220 標準共給出了3 種材料牌號, 0Cr17Ni4Cu4Nb 、 0Cr17Ni7Al 、 0Cr15Ni7Mo2Al.e.耐熱鋼 除超低碳不銹鋼和雙相不銹鋼外，大多數(shù)不銹鋼都可作為耐熱鋼； GB1221 標準共給出了40種耐熱鋼的材料牌號，常用的牌號有：奧氏體型：0Cr18Ni9(304) 、 0Cr17Ni12Mo2(316) 、 0Cr18Ni10Ti(321) 、 0Cr18Ni11Nb(347) 、0Cr25Ni20(310) 、 0Cr23N

22、i13 等；鐵素體型：00cr12 和 0Cr13Al 等；馬氏體型：1Cr5Mo 、 1cr13 和 2Cr13、 3Cr13 等；沉淀硬化型：0Cr17Ni4Cu4Nb 、 0Cr17Ni7Al 等工程上常用的耐熱合金鋼還有 Cr2Mo 、 Cr9Mo 等材料,但 GB1221 標準中卻沒有列入。Cr2Mo 、 Cr9Mo 材料和 1Cr5Mo 一樣,屬于低碳型合金鋼,常溫下可獲得鐵素體和珠光體組織但容易淬硬而出現(xiàn)馬氏體組織。這類鋼有較高的熱強性,常用于350-650且腐蝕性不強的工況下， 如動力系統(tǒng)的高溫蒸汽管道。它還有一定的抗高溫硫腐蝕和高溫氫腐蝕的能力。這類鋼焊接性較差,容易出現(xiàn)延遲裂紋,一般焊后要進行熱處理。f.低溫用鋼(饃鋼)具有面心立方晶格的金屬材料(如銅Cu、饃Ni、奧氏體鋼等)一般沒有低溫冷脆現(xiàn)象，是最好的低溫用材,故含銅、鎳等元素的合金鋼常用于低溫工況。 晶粒越細鋼材的低溫沖擊韌性越好,故一般鐵素體鋼要正火處理后使用。雜質(zhì)元素硫(S)、磷(P)、氧(O)都將降低鋼材的低溫沖擊韌性，一般要嚴