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不锈钢焊管两份试验报告,为啥对不上
昨天 08:00   浏览:4   作者:管道

一批 25×1.5 的 304 管发到换热器厂,随货报告上写着压扁合格、抗拉 530MPa、伸长率 36%。需方的技术协议写的是伸长率不小于 40%,压扁压至外径三分之一。质检把两条并排放在桌上,问供方:这到底算合格还是不合格。

供方说按 GB/T 12771 做的,焊态交货,36% 合格。需方说我协议里明明写了 40%。两边都没说错,说的是两套判据。

出厂报告上那几行试验,拉伸、压扁、扩口、卷边、背弯、硬度,名字都熟,真要看懂并不容易。同一个项目名,在流体管标准和锅炉换热器管标准里的做法不一样,判据不一样,必做和协商也不一样。这篇就把这几项一个一个拆开,讲它考什么、怎么做、数从哪来,以及验收时该怎么对。

一、拉伸报告上三个数,最容易判错的是第三个

拉伸报告通常给三个数:抗拉强度 Rm、规定塑性延伸强度 Rp0.2、断后伸长率 A。前两个是强度,多数人看得懂,第三个是塑性,恰恰是争议最多的地方。

GB/T 12771-2019 表 4 里,断后伸长率给了两列,一列对应热处理态,一列对应非热处理态。06Cr19Ni10 是 515MPa、205MPa、40%、35%,022Cr19Ni10 是 485MPa、180MPa、40%、35%。同一个牌号,焊态交货的合格线比热处理态低五个百分点。

所以报告上写 36%,管是焊态交货的,按标准就是合格。需方协议里写 40%,是拿了热处理态的数字去要求焊态的管。这不是供方偷工,是两个人在不同的表上取数。

顺带说一句牌号。304 和 304L 的强度差一档,304L 的抗拉下限 485MPa,比 304 低 30MPa。有人看到 304L 报告上写着 490,就觉得材质不足,其实 490 对 304L 是正常值,对 304 才是踩线。看报告先看牌号,再看数。

表 4 里还有几个牌号值得留意。06Cr19Ni10N 这类含氮钢,抗拉下限 550MPa,伸长率热处理态 30%、焊态 25%,比普通 304 高一个强度档、低一个塑性档。015Cr21Ni26Mo5Cu2 也就是 904L 类,655MPa、310MPa,伸长率 35% 和 30%。强度高的牌号塑性数字自然低一些,这是成分决定的,不是质量波动。

试样方向也有讲究。标准允许用母材的横向拉伸代替纵向,但仲裁时以纵向为准。横向试样的强度和塑性跟纵向不完全一样,同一根管子两种取向做出来能差几个点。出口单上如果只写 tensile 没写方向,看报告时要问一句。

还有一项常被误会的:焊接接头横向拉伸。GB/T 12771 规定外径不小于 168mm 的管子才做这一项,试样跨过焊缝,焊缝位于试样中心并与轴线垂直,抗拉强度按母材的表 4 判。外径小于 168mm 的管子,国标体系里没有这一项,报告上没有不是漏做。美标 ASTM A249 反过来,每批都要做跨焊缝的横向拉伸,断裂落在母材上才算过。买小口径管却拿到一份带横向拉伸的报告,多半是按美标做的。

二、压扁:压到多少,两本标准给的数不一样

压扁是焊管最有代表性的一项工艺试验。把一段管子横着放在两块平板之间压下去,看焊缝和母材裂不裂。焊缝是整根管子上被加热过、组织被改过的那一条,压扁等于逼它当众表演一次塑性。

这项试验本身不新鲜,碳钢焊管、镀锌管天天在做,做法大同小异。不锈钢管容易出岔子的地方在判据:同一句「压扁合格」,在两本标准里指的是两个不同的压扁量,报告上却都只写合格两个字。

GB/T 12771 的做法是按状态分档。外径不大于 168mm 的管子要做压扁,试验时焊缝位于受力方向 90 度的位置,经热处理的试样压至外径的三分之一,未经热处理的压至外径的三分之二。压完不得出现裂缝和裂口。

三分之一和三分之二差的不是一点。焊态管子焊缝区没有经过固溶,组织里有加工硬化和粗大的铸造组织,压到三分之一大概率开裂,标准才把焊态的压扁量放宽。有人拿焊态管去按三分之一压,压裂了就说管子质量差,其实是压过头了。

锅炉换热器管走另一套。GB/T 24593-2018 要求所有钢管都做压扁,压到两块平板的间距 H,H 按一个公式算:H 等于(1 加 α)乘壁厚,再除以(α 加壁厚与外径之比),α 取 0.09。焊缝同样放在受力方向 90 度位置。

按这个公式算出来的数跟直觉不太一样。25×1.5 的管子,S/D 是 0.06,H 约 10.9mm,外径的 44%。25×2.0 的管子,H 约 12.8mm,外径的 51%。38×1.2 的管子,H 约 10.8mm,只到外径的 28%。壁越薄,相对压得越狠。

把两条口径放在一起比,分界在 S/D 大约 4%。S/D 大于 4% 的常规管,24593 的 H 比三分之一外径宽松;S/D 小于 4% 的薄壁管,H 反而比三分之一更狠,接近整根压扁。60.3×1.45 的薄壁换热管,H 算出来 13.9mm,而三分之一外径是 20.1mm,差出去六毫米。有人在合同里写「压扁按 24593,不严于三分之一」,以为占了便宜,实际对薄壁管是加严的。

压裂了看裂在哪,比看裂不裂更有用。裂在焊缝正中,先查焊接工艺和焊态塑性,热输入过大、焊缝成形不良、没做固溶都会这样。裂在母材、沿着管子轴向开一条长口,要查材料本身,夹杂、分层、带钢边部缺陷都有可能。裂口从管端切口斜着往里走,先看切管有没有毛刺和微裂。同一批管子只有个别几根裂,取样位置和操作手法也要过一遍。

三、扩口和卷边,2.0 毫米那条线

GB/T 24593 把这两项按壁厚分开:壁厚不大于 2.0mm 的管子做卷边试验,卷边宽度不小于外径的 15%;壁厚大于 2.0mm 的管子做扩口试验,顶心锥度 60 度,外径的扩大值不小于 14%。两项都是压完、顶完不得出现裂缝或裂口。

这条线不是随手划的。薄壁管做扩口,管端一顶就失稳起皱,测不出真实的塑性;卷边把管端翻出去一圈,薄壁反而能翻得很开,缺陷也露得清楚。厚壁管反过来,卷边翻不动,扩口顶开时管壁受的是环向拉伸,正好考焊缝的横向塑性。管子在换热器里要胀接进管板,靠的就是这一圈扩口,所以换热管标准把它当必做项。

在 GB/T 12771 里,扩口和卷边都不是必做项,属于协商内容。流体管标准更看重压扁和焊缝弯曲,扩口要点才做,卷边按 GB/T 245 的方法另议。这就解释了一件常被当成质量问题的事:买的是按 12771 交货的管,报告上没有扩口数据,很正常。要,就得在合同里写清楚。

14% 和 15% 这两个数经常被拿来横比,其实不是一个东西。14% 是扩口后外径的扩大率,15% 是卷边宽度相对外径的比值。有人问「扩口做到 14% 是不是比 15% 差一档」,这是把两个项目当成一个项目的两个等级了。

裂口的形态同样能指方向。扩口后沿管子轴向裂开一条,位置在焊缝上,多为焊缝塑性不足或者焊态交货;裂口绕着管端环向走,先看管端切斜、毛刺、内壁卷边有没有清干净;裂口起点在管端面往里几毫米,常见于切管时造成的微裂纹。卷边翻裂,多是管端退火不到位,冷作硬化没消掉。

四、背弯和展平:小口径管为什么没有这一项

GB/T 24593 有一项叫焊接接头背弯。从管子上截一段 100mm 长的试样,在距焊缝两侧 90 度的位置沿纵向剖开,展平,弯芯直径取四倍试样厚度,弯曲时弯芯紧靠并平行于外焊缝,让焊缝处在最大弯曲点上,弯到 180 度。弯完不得出现裂纹或焊接缺陷。

管子太厚、太薄或者口径太小,剖开展平本身就会把试样弄坏,这时候用展平试验代替背弯。条件是 S/D 不小于 10%,或者壁厚不小于 3.4mm,或者外径小于 9.5mm。展平的做法一样是剖开展平压平,让焊缝位于试样中间,压完不得有裂纹或焊接缺陷。

GB/T 12771 的对应项叫焊缝横向弯曲,只针对外径大于 168mm 的管子。一组试样包括一个正弯和一个背弯,就是外焊缝和内焊缝分别处在最大弯曲面上,各弯一次。壁厚大于 10mm 时,可以用两个侧弯代替正弯和背弯。弯芯同样是四倍试样厚度,角度 180 度,弯后焊缝区域不得出现裂缝和裂口。

所以 168mm 以下的管子在国标流体管体系里既没有横向拉伸,也没有焊缝弯曲,只有压扁。客户拿一份「焊缝弯曲报告」的要求来问小口径管,供方只能按 24593 或者按美标做,做完报告上的项目名和客户手里的模板还对不上。这种事在验收环节吵得不少,根源是当初合同只写了「按国标」。

两本标准在这一项上的判据用词也不一样。12771 写的是焊缝区域不应出现裂缝和裂口,24593 写的是不应出现裂纹或焊接缺陷。后者把未熔合、气孔这类焊接缺陷也算了进去,弯完露出来就算不合格,不只是看裂不裂。同一个「弯曲合格」,在两种表述下的实际门槛不同。

美标 ASTM A249 里对应的是反向展平,焊缝放在 90 度位置压平,另外还有扩口试验和每批跨焊缝的横向拉伸,反向弯曲按每 450 米成品取一次。抽样频次比国标密,这也是同规格美标管报价高一截的原因之一。

五、硬度:报告上最容易被跳过的一行

硬度这一项,采购看得少,觉得跟耐蚀没关系。GB/T 24593 规定壁厚不小于 1.7mm 的钢管要做母材洛氏硬度试验,限值在标准表 3 里,按牌号取值;维氏硬度属于协商项,要在合同里写明才做。

硬度测的是状态,不是成分。同一炉钢,固溶得好,硬度在低位;固溶温度不够、冷却太慢,或者焊后压根没做热处理,硬度就顶上去。冷作硬化的影响更直接,冷轧、冷拔、矫直过头,硬度一层层往上涨,抗拉强度跟着涨,伸长率往下掉。

这一行数字在现场是有用的。硬度偏高的管子,扩口、翻边、卡压、胀接时容易裂,尤其是薄壁管做卡压接头,管子太硬,压下去卡不住还起裂。有些项目把硬度写进技术协议,就是为了提前把这种风险挡在厂外,而不是等到安装队在现场一根一根试。

另一个用法是比较。同一批管子,管端和中部各打几个点,差值大,说明退火不均,炉温或者走管速度有问题。整批都偏高,往固溶温度和冷却方式上查。整批正常、个别几根偏高,看是不是混进了没热处理的那部分。硬度不能反推成分,但能把状态问题指出来。

还要提醒一句,硬度合格不代表耐蚀合格。固溶到位、硬度正常的管子,碳含量偏高一样会在敏化温度区间出问题。这两件事得分开测,别拿一个数据当两个用。

六、试验不合格,复验不是把坏的那根挑出来

压扁裂了一根,很多人的第一反应是把这根挑出去,剩下接着发货。国标的处理路径不是这样。

GB/T 12771 的组批是按同牌号、同炉号、同尺寸、同焊接工艺、同热处理制度划的,批量按外径分档,外径不大于 57mm 的一批 400 根,57 到 219mm 的 200 根,大于 219mm 的 100 根。尺寸和外形逐根测,试验项目按批取样。一根裂了,代表的是这一批。

复验按 GB/T 2102 走:从同一批里另取双倍数量的试样,把不合格的那项重做一遍,结果合格,整批判合格;复验还是不合格,整批判不合格。没有「挑出坏的那根、其余照发」这条路。想这么干,得供需双方另有约定,并且写进合同。

复验之前先查原因,比急着取样有用。压扁裂在焊缝,多半是焊接工艺或者焊态塑性的事,加倍取样大概率还是裂,不如先调工艺。裂在母材,可能是带钢本身的夹杂和分层,那就要往上游追炉批。弯曲试验出现焊接缺陷,先看焊缝有没有未熔合,这种缺陷在压扁时未必露,弯曲时才现形。

需方的验收权在标准里是明确的。钢管检查和验收由供方质量技术监督部门进行,需方有权按合同规定验收,也可以约定第三方见证或者指定机构复检。出口单和重点工程,见证点和停检点通常写在合同附件里,别等到货到港才想起来补。

七、报告怎么读,合同怎么写

拿到一份报告,先看四件事。执行标准号和年号,是 12771-2019 还是 24593-2018,两个年号之间还有差别。交货状态,焊态还是热处理态,做了稳定化热处理的会标 ST。试验项目覆盖不覆盖你要的那几项,压扁、扩口、卷边、背弯、硬度逐项对。判据数值是不是本标准表里的数,有没有被写成「符合标准要求」这种没法核的话。

四条里最容易出问题的是第三条和第四条。报告上写「压扁合格」,没写压到多少,这句话等于没说。让对方补一个 H 值,或者补上三分之一、三分之二的表述,一分钟的事,能省掉后面一堆扯皮。

落到合同上,六句话就够用。一是执行标准写到年号,别写「按国标」。二是交货状态写明,焊态还是热处理态,要不要稳定化。三是拉伸判据写清伸长率按哪一列,焊态别拿热处理态的数去卡。四是工艺试验写明做哪几项,压扁压到多少、扩口扩大到多少、卷边宽度按什么算、弯曲是正弯背弯还是侧弯。五是硬度写清洛氏还是维氏,限值取哪个牌号的。六是组批、取样、复验按什么规则,要不要第三方见证。

还有一句得说在前面。标准写的是下限,客户可以提高,比如把焊态的伸长率提到 40%,把压扁压到三分之一,把扩口提到 18%。提高到什么程度是商务问题,但一定要写进合同并且体现在价格上。口头提要求、按标准价拿货,验收时卡住,两边都难受。

报告对不上,八成不是谁造假,是三处没对齐:标准版本、交货状态、项目范围。这三处写清楚,一张纸能说清的事,不用开会开三天。

主要依据是 GB/T 12771-2019 对流体输送用不锈钢焊接钢管的拉伸、焊接接头拉伸、压扁、焊缝横向弯曲、晶间腐蚀、密实性、组批与检验规则的规定,GB/T 24593-2018 对锅炉和热交换器用奥氏体不锈钢焊接钢管的力学性能、硬度、压扁、卷边、扩口、焊接接头背弯、展平、密实性、晶间腐蚀与晶粒度的规定,GB/T 2102 对钢管验收、包装、标志及质量证明书与复验规则的规定,GB/T 21835 对焊接钢管外径与单位长度理论重量的规定,GB/T 245 对金属管卷边试验方法的规定,ASTM A249/A249M 对焊接奥氏体钢管跨焊缝横向拉伸、反向展平与扩口试验的规定,以及公开网络上关于各牌号力学性能数值与工艺试验现场判读的常见技术口径。

数据来源:来自公开网络。

钢管动力,关联公众号:钢标控。

报告上伸长率 36%,技术协议要求不小于 40%,这批管到底合不合格?

先看交货状态。GB/T 12771-2019 表 4 里,06Cr19Ni10 的断后伸长率热处理态是 40%,非热处理态是 35%,焊态交货的管子做到 36% 是合格的。技术协议写 40%,等于按热处理态的数字要求焊态管,两边都有依据,差别在取数的那一列。处理办法有两条:一是双方确认交货状态,把判据改到对应那一列;二是需方确实需要 40%,那就要求供方按热处理态交货,价格和交期都要重谈。合同里只写「伸长率不小于 40%」又同时接受焊态交货,是最容易留下争议的写法。

压扁到底压到多少算合格,为什么有人说三分之一,有人说三分之二?

两个数都对,对应的是两种状态。GB/T 12771 规定外径不大于 168mm 的管子做压扁,经热处理的压至外径三分之一,未经热处理的压至外径三分之二,焊缝都放在受力方向 90 度位置。焊态管子焊缝区没有固溶,塑性差,标准才放宽。GB/T 24593 换了个算法,压到两平板间距 H,H 等于(1 加 α)乘壁厚除以(α 加壁厚与外径之比),α 取 0.09。这个 H 不能简单换算成几分之几,薄壁管的 H 会小到外径的两三成,比三分之一还狠,厚壁管反而宽松。看报告别只认「合格」两个字,要看到底压到多少毫米。

小口径管为什么没有焊缝弯曲报告,是不是供方漏做了?

不是漏做,是国标流体管体系里没有这一项。GB/T 12771 的焊缝横向弯曲只针对外径大于 168mm 的管子,横向拉伸也是外径不小于 168mm 才做,168mm 以下的管子替代项目是压扁。锅炉换热器管标准 GB/T 24593 反过来,所有管子都要做焊接接头背弯,壁厚大于 3.4mm、S/D 不小于 10% 或者外径小于 9.5mm 的,用展平试验代替。要这一项,就在合同里写清执行 24593 或者美标 ASTM A249,光写「按国标」拿不到。拿到报告先看标准号,比质疑供方有用。

硬度报告只有洛氏,客户要维氏,能不能换算?

换算表有,但只能当参考,不能当判据。GB/T 24593 规定壁厚不小于 1.7mm 的管子做母材洛氏硬度,维氏硬度属于协商项,要双方在合同里写明才做,报告上没有维氏是正常的。不同标尺之间的换算在不同硬度区间误差不一样,薄壁管做维氏还要考虑试验力和压痕深度的影响,直接换算容易在临界值上出事。客户指定维氏,就在合同里写「按维氏硬度试验,限值多少」,让供方重新制样测一遍。反过来也一样,拿维氏报告去套洛氏限值,同样不严谨。

一批里有一根压扁裂了,是整批退货还是可以挑出来?

按标准走是复验,不是挑拣。试验项目按批取样,一根裂了代表整批,处理办法是按 GB/T 2102 从同一批另取双倍数量的试样复做这一项,合格则整批合格,仍不合格则整批判不合格。想把坏的挑出去、其余照发,需要供需双方另行约定并写进合同。实际操作里,先查裂的原因更省事:裂在焊缝多半是焊接工艺或焊态塑性,加倍取样还是裂;裂在母材要追带钢炉批;只有个别几根裂、又找不到规律,才考虑取样和操作手法的问题。原因没查清就复验,往往是再裂一遍。

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