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| 鋼管的力學性 |
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發布者：管理員 發布時間：2010/1/21 閱讀：2399次 【字體：大 中 小】 |
鋼材力學性能是保證鋼材最終使用性能（機械性能）的重要指標，它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中，根據不同的使用要求，規定了拉伸性能（抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率）以及硬度、韌性指標，還有用戶要求的高、低溫性能等。
①抗拉強度（σb）
試樣在拉伸過程中，在拉斷時所承受的最大力（Fb），出以試樣原橫截面積（So）所得的應力（σ），稱為抗拉強度（σb），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。計算公式為：
式中：Fb--試樣拉斷時所承受的最大力，N（牛頓）； So--試樣原始橫截面積，mm2。
②屈服點（σs）
具有屈服現象的金屬材料，試樣在拉伸過程中力不增加（保持恒定）仍能繼續伸長時的應力，稱屈服點。若力發生下降時，則應區分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm2（MPa）。
上屈服點（σsu）：試樣發生屈服而力首次下降前的最大應力； 下屈服點（σsl）：當不計初始瞬時效應時，屈服階段中的最小應力。
屈服點的計算公式為：
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。
③斷后伸長率（σ）
在拉伸試驗中，試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比，稱為伸長率。以σ表示，單位為%。計算公式為：
式中：L1--試樣拉斷后的標距長度，mm； L0--試樣原始標距長度，mm。
④斷面收縮率（ψ）
在拉伸試驗中，試樣拉斷后其縮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ψ表示，單位為%。計算公式如下：
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。
⑤硬度指標
金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。根據試驗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合金球，以規定的試驗力（F）壓入式樣表面，經規定保持時間后卸除試驗力，測量試樣表面的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS（鋼球）表示，單位為N/mm2(MPa)。
其計算公式為：
式中：F--壓入金屬試樣表面的試驗力，N； D--試驗用鋼球直徑，mm； d--壓痕平均直徑，mm。
測定布氏硬度較準確可靠，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。在鋼管標準中，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1000Kgf（9.807KN）試驗力作用下，保持30s（秒）測得的布氏硬度值為120N/ mm2（MPa）。
B、洛氏硬度（HK）
洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣，都是壓痕試驗方法。不同的是，它是測量壓痕的深度。即，在初邕試驗力（Fo）及總試驗力（F）的先后作用下，將壓頭（金鋼廠圓錐體或鋼球）壓入試樣表面，經規定保持時間后，卸除主試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量（e）計算硬度值。其值是個無名數，以符號HR表示，所用標尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個標尺。其中常用于鋼材硬度試驗的標尺一般為A、B、C，即HRA、HRB、HRC。
鋼管外形尺寸術語
①公稱尺寸和實際尺寸
A、公稱尺寸：是標準中規定的名義尺寸，是用戶和生產企業希望得到的理想尺寸，也是合同中注明的訂貨尺寸。
B、實際尺寸：是生產過程中所得到的實際尺寸，該尺寸往往大于或小于公稱尺寸。這種大于或小于公稱尺寸的現象稱為偏差。
②偏差和公差
A、偏差：在生產過程中，由于實際尺寸難于達到公稱尺寸要求，即往往大于或小于公稱尺寸，所以標準中規定了實際尺寸與公稱尺寸之間允許有一差值。差值為正值的叫正偏差，差值為負值的叫負偏差。
B、公差：標準中規定的正、負偏差值絕對值之和叫做公差，亦叫"公差帶"。
偏差是有方向性的，即以"正"或"負"表示；公差是沒有方向性的，因此，把偏差值稱為"正公差"或"負公差"的叫法是錯誤的。
③交貨長度
交貨長度又稱用戶要求長度或合同長度。標準中對交貨長度有以下幾種規定：
A、通常長度（又稱非定尺長度）：凡長度在標準規定的長度范圍內而且無固定長度要求的，均稱為通常長度。例如結構管標準規定：熱軋（擠壓、擴）鋼管3000mm～12000mm；冷拔（軋）鋼管2000mmm～10500mm。
B、定尺長度：定尺長度應在通常長度范圍內，是合同中要求的某一固定長度尺寸。但實際操作中都切出絕對定尺長度是不大可能的，因此標準中對定尺長度規定了允許的正偏差值。
以結構管標準為：
生產定尺長度管比通常長度管的成材率下降幅度較大，生產企業提出加價要求是合理的。加價幅度各企業不盡一致，一般為基價基礎上加價10%左右。
C、倍尺長度：倍尺長度應在通常長度范圍內，合同中應注明單倍尺長度及構成總長度的倍數（例如3000mm×3，即3000mm的3倍數，總長為9000mm）。實際操作中，應在總長度的基礎上加上允許正偏差20mm，再加上每個單倍尺長度應留切口余量。以結構管為例，規定留切口余量：外徑≤159mm為5～10mm；外徑＞159mm為10～15mm。
若標準中無倍尺長度偏差及切割余量規定時，應由供需雙方協商并在合同中注明。倍長尺度同定尺長度一樣，會給生產企業帶來成材率大幅度降低，因此生產企業提出加價是合理的，其加價幅度同定尺長度加價幅度基本相同。
D、范圍長度：范圍長度在通常長度范圍內，當用戶要求其中某一固定范圍長度時，需在合同中注明。
例如：通常長度為3000～12000mm，而范圍定尺長度為6000～8000mm或8000～10000mm。
可見，范圍長度比定尺和倍尺長度要求寬松，但比通常長度加嚴很多，也會給生產企業帶來成材率的降低。因此生產企業提出加價是有道理的，其加價幅度一般在基價上加價4%左右。
④壁厚不均
鋼管壁厚不可能各處相同，在其橫截面及縱向管體上客觀存在壁厚不等現象，即壁厚不均。為了控制這種不均勻性，在有的鋼管標準中規定了壁厚不均的允許指標，一般規定不超過壁厚公差的80%（經供需雙方協商后執行）。
⑤橢圓度
在圓形鋼管的橫截面上存在著外徑不等的現象，即存在著不一定互相垂直的最大外徑和最小外徑，則最大外徑與最小外徑之差即為橢圓度（或不圓度）。為了控制橢圓度，有的鋼管標準中規定了橢圓度的允許指標，一般規定為不超過外徑公差的80%（經供需雙方協商后執行）。
⑥彎曲度
鋼管在長度方向上呈曲線狀，用數字表示出其曲線度即叫彎曲度。標準中規定的彎曲度一般分為如下兩種：
A、局部彎曲度：用一米長直尺靠量在鋼管的最大彎曲處，測其弦高（mm），即為局部彎曲度數值，其單位為mm/m，表示方法如2.5mm/m。此種方法也適用于管端部彎曲度。
B、全長總彎曲度：用一根細繩，從管的兩端拉緊，測量鋼管彎曲處最大弦高（mm），然后換算成長度（以米計）的百分數，即為鋼管長度方向的全長彎曲度。
例如：鋼管長度為8m，測得最大弦高30mm,則該管全長彎曲度應為：
0.03÷8m×100%=0.375%
⑦尺寸超差
尺寸超差或叫尺寸超出標準的允許偏差。此處的"尺寸"主要指鋼管的外徑和壁厚。通常有人把尺寸超差習慣叫"公差出格"，這種把偏差和公差等同起來的叫法是不嚴密的，應叫"偏差出格"。此處的偏差可能是"正"的，也可能是"負"的，很少在同一批鋼管中出現"正、負"偏差均出格的現象。
無縫鋼管承受壓力計算公式方法
一：以知無縫管無縫鋼管外徑規格壁厚求能承受壓力計算方法 （鋼管不同材質抗拉強度不同）
壓力=（壁厚*2*鋼管材質抗拉強度）/（外徑*系數）
二：以知無縫管無縫鋼管外徑和承受壓力求壁厚計算方法：
壁厚=（壓力*外徑*系數）/（2*鋼管材質抗拉強度）
三：鋼管壓力系數表示方法：
壓力P<7Mpa 系數S=8
7<鋼管壓力P<17.5 系數S=6
壓力P>17.5 系數S=4
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