厚壁無(wú)縫管的力學(xué)性能

鋼材力學(xué)性能是保證厚壁無(wú)縫管終使用性能（機(jī)械性能）的重要指標(biāo) ，它取決于厚壁無(wú)縫管的化學(xué)成分和熱處理制度。在厚壁無(wú)縫管標(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(zhǎng)率）以及硬度、韌性指標(biāo)，還有用戶要求的高、低溫性能等。

①抗拉強(qiáng)度（σb）

試樣在拉伸過(guò)程中，在拉斷時(shí)所承受的力（Fb），除以試樣原橫截面積（So）所得的應(yīng)力（σ），稱為抗拉強(qiáng)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能力。

②屈服點(diǎn)（σs）

具有屈服現(xiàn)象的金屬材料，試樣在拉伸過(guò)程中力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)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)（σsu）：試樣發(fā)生屈服而力下降前的應(yīng)力； 下屈服點(diǎn)（σsl）：當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)，屈服階段中的應(yīng)力。

屈服點(diǎn)的計(jì)算公式為：

式中：Fs--試樣拉伸過(guò)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(zhǎng)率（σ）

在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其標(biāo)距所增加的長(zhǎng)度與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比，稱為伸長(zhǎng)率。以σ表示，單位為%。計(jì)算公式為：

式中：L1--試樣拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm； L0--試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度，mm。

④斷面收縮率（ψ）

在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的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(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少橫截面積，mm2。

在外觀上辨別劣質(zhì)厚壁無(wú)縫管的方法

劣質(zhì)厚壁無(wú)縫管易出現(xiàn)折疊。折疊是厚壁無(wú)縫管表面形成的各種折線，這種缺陷往往貫穿整個(gè)產(chǎn)品的縱向。產(chǎn)生折疊的原因是由于劣質(zhì)廠家追求，壓下量偏大，產(chǎn)生耳子，下一道軋制時(shí)就產(chǎn)生折疊，折疊的產(chǎn)品折彎后就會(huì)開(kāi)裂，鋼材的強(qiáng)度大下降。

2.劣質(zhì)厚壁無(wú)縫管外表經(jīng)常有麻面現(xiàn)象。麻面是由于軋槽磨損嚴(yán)重引起鋼材表面不規(guī)則的凹凸不平的缺陷。由于劣質(zhì)鋼材廠家要追求利潤(rùn)，經(jīng)常出現(xiàn)軋槽軋制超標(biāo)。

3.劣質(zhì)厚壁無(wú)縫管表面易產(chǎn)生結(jié)疤。原因有兩點(diǎn)：1.劣質(zhì)鋼材材質(zhì)不均勻，雜質(zhì)多。2。劣質(zhì)材廠家導(dǎo)衛(wèi)設(shè)備簡(jiǎn)陋，容易粘鋼，這些雜質(zhì)咬人軋輥后易產(chǎn)生結(jié)疤。

4.劣質(zhì)厚壁無(wú)縫管表面易產(chǎn)生裂紋，原因是它的坯料是土坯，土坯氣孔多，土坯在冷卻的過(guò)程中由于受到熱應(yīng)力的作用，產(chǎn)生裂痕，經(jīng)過(guò)軋制后就有裂紋。

厚壁無(wú)縫管的斷裂如何防止？

國(guó)內(nèi)厚壁無(wú)縫管一般是通過(guò)在金屬中增加合金的辦法來(lái)提高材料的性能，厚壁無(wú)縫管在冷拔后，均需要進(jìn)行去應(yīng)力退火，消除材料的殘余應(yīng)力，改善材料的組織，提高材料的塑性，從而達(dá)到防止厚壁無(wú)縫管斷裂失效發(fā)生的目的。

目前，我國(guó)厚壁無(wú)縫管的材質(zhì)均為普通45#或20#鋼27SiMn鋼，通過(guò)冷拔變形使金屬?gòu)?qiáng)度提高；可是，它是以犧牲金屬的塑性、韌性為代價(jià)的。高精度冷拔厚壁無(wú)縫管是以它的高尺寸精度和高強(qiáng)度性能而立足于市場(chǎng)的，它必須要保證變形量在一定的范圍之內(nèi)，才能大限度地發(fā)揮材料的性能，減少對(duì)材料的不利影響。

厚壁無(wú)縫管變形太小，不能達(dá)到表面光潔度與尺寸精度的要求，也無(wú)法達(dá)到構(gòu)件的強(qiáng)度指標(biāo)；變形太大，厚壁無(wú)縫管的塑性、韌性降低過(guò)多，而且，晶粒被拉得過(guò)分細(xì)長(zhǎng)，形成了纖維組織，金屬會(huì)具有明顯的各向異性。冷拔厚壁無(wú)縫管的軸向，平行于晶粒的拉長(zhǎng)方向，強(qiáng)度升高；冷拔厚壁無(wú)縫管的徑向，垂直于晶粒的拉長(zhǎng)方向，強(qiáng)度反而降低，而液壓油缸的應(yīng)力正存在于厚壁無(wú)縫管的徑向上，所以，變形太大對(duì)充分發(fā)揮冷拔管的性能不利。

厚壁無(wú)縫管擠壓工藝

厚壁無(wú)縫管擠壓工藝包括以下幾個(gè)生產(chǎn)工序：

① 坯料：圓坯經(jīng)過(guò)剝皮、定尺切割、鉆孔、機(jī)械加工和清洗后，即可形成中空管坯為坯料準(zhǔn)備就緒。

② 坯料加熱：根據(jù)不同的鋼種，可分為三個(gè)加熱階段，以確保達(dá)到生產(chǎn)工藝要求的合適溫度。

③ 預(yù)熱：一座轉(zhuǎn)底式煤氣爐將用于一步加熱，將坯料預(yù)熱至700℃～900℃。

④ 感應(yīng)加熱單元（一階段）：一組感應(yīng)加熱單元將坯料加熱至擴(kuò)孔工序所需溫度，約為1100℃～1250℃，具體溫度值根據(jù)生產(chǎn)鋼種確定。感應(yīng)加熱單元采用低頻加熱方式。

⑤ 坯料潤(rùn)滑：在擴(kuò)孔之前先進(jìn)行玻璃纖維潤(rùn)滑。

⑥ 擴(kuò)孔：在擠壓之前已鉆好孔的圓坯，必須先從一個(gè)較小的先導(dǎo)孔開(kāi)始擴(kuò)孔，直到內(nèi)孔終達(dá)到內(nèi)徑加工精度要求。