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冷拔冷轧精密钢管该退火还是正火?+SR、+A、+N 交货状态按 GB/T 3639-2021 分清,别把退火态当正火态用
昨天 14:31   浏览:16   作者:管道

同一批 20 钢冷拔管,图纸上写"退火",供应商报过来是"正火",一吨差几百块。装到设备上,一支能顺利扩口,另一支扩到一半就裂。这种扯皮十有八九不是材质出了错,是交货状态那两个字没写清楚。

 

冷拔、冷轧是常温成形。一轮减径减壁下来,晶粒被拉长,加工硬化上来了,强度和硬度高了,塑性和韧性下去了,管子内部还锁着一层残余应力。这种状态的管子直接上车床、直接弯、直接胀,尺寸会飘,放几周自己都能慢慢变形。热处理就是把这层硬化和应力退掉。要软到什么程度、尺寸稳到什么程度、强度留多少,答案不一样,对应的交货状态也不一样。

 

先认代号,五种状态一套规矩

 

GB/T 3639-2021《冷拔或冷轧精密无缝钢管》(2021 年 8 月 20 日发布,2022 年 3 月 1 日实施,代替 GB/T 3639-2009)把交货状态分成五类,每类一个代号。

 

+C 冷加工/硬态。冷加工后不做热处理,直接交货,强度高、塑性低。

 

+LC 冷加工/软态。最终热处理之后再轻度冷加工,性能落在硬态和退火态中间。

 

+SR 消除应力退火。冷加工后在 500 到 650 摄氏度退火,目的是消残余应力、保尺寸稳定。

 

+A 退火。也就是完全退火,为了拿到均匀的组织和好的塑性,必须在保护气氛中进行。

 

+N 正火。细化晶粒、改善力学性能,同样要在保护气氛中进行。

 

这五个代号的意思,比"退火"两个字具体得多。订货单上只写"GB/T 3639 精密管",等于把最要紧的一项空着。标准对订货内容的要求是:标准号、产品名称、牌号、尺寸、数量、交货状态、特殊要求,一项都别省。写"Φ50×8,20 钢,+N"和写"Φ50×8,20 钢,退火",报价和性能是两码事。

 

三种状态各自解决什么问题

 

先说 +SR。它只去应力,不改组织。温度压在 Ac1 以下,低碳钢大致 500 到 650 摄氏度,保温后缓冷。冷拔管、液压缸筒、精加工之前的半成品用得最多。好处是变形小、表面氧化轻,坏处是硬度降得有限,塑性也恢复得有限。指望 +SR 把管子变软好弯,多半要落空。

 

再说 +A。完全退火,加热到 Ac3 以上 30 到 50 摄氏度,保温后随炉缓冷,拿到的是均匀的铁素体加珠光体。塑性和韧性拉满,硬度降到最低,适合后面还要冷弯、扩口、翻边、深加工的件。代价是时间长、能耗高,温度没控好还会把晶粒烧粗。

 

最后是 +N。正火的加热温度和完全退火差不多,也是 Ac3 以上 30 到 50 摄氏度,区别在冷却是出炉空冷。冷速比随炉冷快,组织更细,强度比退火态高一截,塑性和韧性又不算差,所以承力件、受动载的件更爱用正火。

 

一句话概括:+SR 管"稳",+A 管"软",+N 管"又强又有韧性"。

 

强度差多少,数字摆出来

 

GB/T 8162-2018《结构用无缝钢管》的表 7 给了优质碳素结构钢和低合金高强度结构钢钢管按交货状态的拉伸性能。10 钢抗拉强度不小于 335 兆帕、下屈服强度不小于 205 兆帕、断后伸长率不小于 24%;20 钢是 410、245、20%;35 钢是 510、305、17%;45 钢是 590、335、14%。合金结构钢走的是另一条路,试样毛坯先按表 8 推荐的热处理制度处理,再做成试样测拉伸性能。

 

精密管那边,GB/T 3639-2021 表 4 给的是分档指标。20 钢退火态(+A)抗拉强度不小于 390 兆帕,断后伸长率不小于 21%。冷加工态不按实测走,用的是计算式:+C 态屈服强度 ReH 不小于 0.8Rm,+LC 态不小于 0.7Rm,这里的 Rm 取钢种规定的最小抗拉强度。也就是说,硬态那个"屈服强度"是拿抗拉强度折出来的,别拿它跟退火态的实测值直接比大小,比出来的是两套口径。

 

结构管的规矩更直白

 

GB/T 8162-2018 第 5.3.1 条:热轧(扩)钢管以热轧(扩)或热处理状态交货,需方要求热处理状态交货时应在合同中注明。第 5.3.2 条:冷拔(轧)钢管应以退火或高温回火状态交货;根据需方要求,经供需双方协商并在合同中注明,也可以冷拔(轧)或其他热处理状态交货。

 

翻成白话:冷拔管默认按退火或高温回火交货。你要的是不热处理的硬态管,得自己写进合同,不写就按退火算。

 

热处理和酸洗是连着的一条线

 

冷拔之前要酸洗、磷化、皂化,这一步做钢管的人都熟。热处理之后还要不要再酸洗,取决于炉子。

 

GB/T 3639-2021 对 +A 和 +N 的要求写得很明确:必须在保护气氛中进行,理由是防止表面氧化和脱碳。有保护气氛,出炉的管子是银亮的,可以直接交货;炉子密封不好,或者气氛的露点没控住,管面就会挂一层氧化皮,轻的靠抛丸、酸洗救回来,重的就成了缺陷。标准里专门有一条:热处理态(+SR、+A、+N)钢管表面不允许有疏松的氧化皮;冷加工态(+C、+LC)不允许残留影响使用的磷酸盐或润滑剂,需方另有要求的除外。

 

2021 版还把表面粗糙度分了级。外径不大于 260 毫米的,Ra 不大于 4 微米;大于 260 毫米的,Ra 不大于 6 微米。想要更亮的"光亮管",是在这个基础上再提要求,别默认精密管就等于镜面。

 

另外,允许存在的轻微凹坑、划痕等缺陷,深度不能超过 0.08 毫米,清理之后壁厚也不能小于允许最小值。

 

验收时盯住三件事

 

第一件是合同上的交货状态代号。写了 +N 就只能收正火态,性能报告上的抗拉强度、屈服强度、伸长率要对着标准表里的对应档核。

 

第二件是表面。有没有疏松氧化皮,有没有脱碳层,冷加工态有没有残留润滑剂。合金结构钢管如果是退火或高温回火状态交货、壁厚又不小于 5 毫米,布氏硬度要符合 GB/T 8162-2018 表 8。

 

第三件是批怎么划。GB/T 8162-2018 第 7.2.3 条规定,每一批由同牌号、同炉号、同规格、同热处理制度(炉号)的钢管组成。换了一炉热处理,严格讲就是另一批,抽检报告不能混着用。

 

顺带记几个尺寸数。GB/T 3639-2021 的壁厚偏差是正负 10% 壁厚或正负 0.10 毫米,取较大值;弯曲度每米不大于 1.5 毫米;全长弯曲度按屈服强度分档,ReH 不大于 500 兆帕时不大于总长的 0.15%,大于 500 兆帕时放宽到 0.20%。热处理状态一变,屈服强度跟着变,弯曲度的允许值也变,这一条看图纸的时候容易漏。

 

还有一个常被忘掉的压扁试验。10、15、20、25、20Mn、25Mn、Q345、Q390 这些牌号,公称外径大于 22 毫米到 600 毫米、壁厚与外径之比不大于 10% 的,按 GB/T 8162-2018 第 5.5.1 条要做压扁试验,压扁后两平板间的距离按表 10 要求,试样不能出现裂纹或裂口。

 

落到选型上就几句话

 

后面还要冷弯、扩口、翻边的,选 +A。

 

要尺寸稳定、精加工之前不希望它动的,选 +SR。

 

要承力、受动载,强度和韧性都得兼顾的,选 +N。

 

只有确实需要保留硬度、不再动热处理的,才用 +C 或 +LC,而且交货状态和使用场景都要在合同里写清楚。

 

常见问题(FAQ)

 

问:+SR 和 +A 都叫退火,能不能互相顶替?

答:不能。GB/T 3639-2021 里这是两个不同的交货状态。+SR 是消除应力退火,温度压在 Ac1 以下,低碳钢大致 500 到 650 摄氏度,只消残余应力、不改组织,强度和硬度的下降有限;+A 是完全退火,加热到 Ac3 以上 30 到 50 摄氏度后随炉缓冷,目的是拿到均匀组织和最好的塑性。后面还要冷弯、扩口、翻边的,必须选 +A;只是要尺寸稳定、精加工前不动的,+SR 就够。拿 +SR 当 +A 用,管子的塑性和伸长率通常达不到要求。

 

问:同一牌号,退火态和正火态的强度差多少?

答:以 20 钢为例,GB/T 8162-2018 表 7 给出的交货状态拉伸性能是抗拉强度不小于 410 兆帕、下屈服强度不小于 245 兆帕、断后伸长率不小于 20%;GB/T 3639-2021 表 4 里 20 钢退火态(+A)抗拉强度不小于 390 兆帕。两个数看着只差 20 兆帕,但退火态的组织更软、晶粒更粗,拿退火态去顶正火态用在承力件上,批量做下来尺寸和变形会出问题。10 钢、35 钢、45 钢也都有各自的对应档,验收时按合同写的状态对表核。

 

问:冷拔管能不能不做热处理,直接按冷加工态交货?

答:可以,但要写进合同。GB/T 8162-2018 第 5.3.2 条的默认口径是:冷拔(轧)钢管应以退火或高温回火状态交货,经供需双方协商并在合同中注明,才可以冷拔(轧)或其他热处理状态交货。GB/T 3639-2021 里对应的是 +C 冷加工/硬态和 +LC 冷加工/软态。硬态管强度高、塑性低,适合加工量很小、又确实要保留硬度的场合,拿去弯管或者扩口基本会裂。

 

问:为什么退火和正火必须在保护气氛里做,跟酸洗有什么关系?

答:因为要在热处理环节就避免表面氧化和脱碳。GB/T 3639-2021 对 +A 和 +N 都写明须在保护气氛中进行。炉子有保护气氛、露点控得住,出炉的管面是银亮的,可以直接交货,不必再酸洗;炉子密封差或者气氛失控,管面挂上氧化皮,就得靠抛丸或酸洗来救,脱碳层一旦形成,靠酸洗是洗不回来的,只能剥掉一层。所以热处理炉的状态,直接决定后面酸洗这道工序要不要补。

 

问:热处理态钢管表面有氧化皮,算不算不合格?

答:按 GB/T 3639-2021 的措辞,热处理态(+SR、+A、+N)钢管表面不允许有疏松的氧化皮,这一条是明确的。冷加工态(+C、+LC)则不允许残留影响使用的磷酸盐或润滑剂,需方另有要求的除外。除此之外,标准允许存在深度不超过 0.08 毫米的轻微凹坑、划痕等缺陷,前提是清理之后钢管的壁厚不能小于允许最小值。现场判的时候,氧化皮先看是不是疏松、能不能成片剥落,再量清理后的壁厚。

 

问:不同炉次热处理的钢管,能不能算作同一批验收?

答:不能。GB/T 8162-2018 第 7.2.3 条对批的划分写得很清楚:每一批由同牌号、同炉号、同规格、同热处理制度(炉号)的钢管组成,四个条件同时满足才算一批。换了一炉热处理,即便牌号、规格、炉号都没变,也应当看作另一批,拉伸、硬度、冲击这些抽检报告不能跨批套用。这一条在争议处理时最常被引用。

 

 

数据来源:来自公开网络

 

钢管动力 公众号:钢标控

 

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