你不知道的钢管知识

你不知道的钢管知识

镀锌管

表面有热浸镀或电镀锌层的焊接钢管。镀锌可增加钢管的抗腐蚀能力，延长使用寿命。镀锌管的用途很广，除作输水、煤气、油等一般低压力流体的管线管外，还用作石油工业特别是海洋油田的油井管、输油管，化工焦化设备的油加热器、冷凝冷却器、煤馏洗油交换器用管，以及栈桥管桩、矿山坑道的支撑架用管等。

钢管的镀锌方法      

有热镀锌和电镀锌两大类。热镀锌有湿法、干法、铅锌法、氧化还原法等，其工艺流程如图所示。

不同热镀锌方法的主要区别在钢管酸浸清洗后，用什么方法活化管体表面提高镀锌质量。现生产中主要采用干法和氧化还原法，其特点见表。

电镀锌的锌层表面十分光滑致密、组织均匀；具有良好的力学性能和抗腐蚀能力；锌耗比热镀锌低60％～75％。电镀锌在技术上有一定的复杂性，但对单面镀层，内外表面镀层厚度不同的双面镀层，以及薄壁管镀锌等皆须采用此法。

锌层材料的发展

为满足日益提高的各种使用条件要求，延长镀锌钢管的使用寿命，锌层材料正在不断发展。主要新镀层有：(1)铁一锌合金化镀层。即钢管镀锌后再进行热处理。如在500～550℃进行扩散退火10～15min，这样可使镀锌管在油田中的使用寿命延长近9倍；(2)多元或含有微量合金元素的镀锌层。如加入适量的镍可使耐腐蚀能力比纯电镀锌管提高10倍以上；(3)复合镀层。即按使用条件需要，在钢管镀锌层上再涂以适当的有机材料，使得在耐腐蚀、耐高温、耐严寒、耐磨损、耐冲击及增加弹性等方面，能进一步满足其中一项或几项更高的要求。如采用彩色涂层，还有装饰和标志的效果。

镀锌的特点

锌镀层的外观呈青白色，标准电极电位为-0.76V，易溶于酸，溶于碱，是曲型的两性金属。锌干燥空气中几乎不发生变化，锌腐蚀的临界湿度大于70%，因此在潮湿大气中能与二氧化碳和氧作用生成一层主要由碱式碳酸锌组成的薄膜，这层膜有一定的缓蚀作用，锌与硫化氢等含硫化物起反应生成硫化锌﹔锌易受氯离子浸蚀，故在海水中不稳定。

锌在密闭或通风不良，空气潮湿的条件下，与非金属材料的挥发物(低分子羧酸，醛，酚，氨等)接触时，锌易遭腐蚀，生成白色疏松的腐蚀产物，俗称”白霜”。锌在高温，高湿，密闭条件下，与胶木，油漆，木材释放的挥发物接触，锌有生长细丝状单晶的倾向，俗称”长毛” 。

锌的标准电位比铁负，对钢铁而言是阳极性镀层，可提供可靠的电化学保护。在工业大气，农村大气和海洋性大气中使用的钢铁制品均可选择锌作保护层，其防护寿命几乎与锌层厚度成正比关系。凡属有工业废气污染的大气中，锌镀层的耐蚀优于镉镀层，在海上或海水中则相反。 

锌镀层经铬酸盐钝化之后，耐蚀性可提高6--8倍。故镀锌钝化处理是必不可少的的步骤。在钝化膜上进行有机染色，可作低文件产品的防护---装饰镀层。 

为降低锌镀层厚又能提高耐蚀能力，国内外采如下两种措施﹕一是提高钝化膜的质量，如用蓝色，绿色，军绿色，黑色钝化代替常规的彩虹色钝化膜，尤以军绿化钝化膜耐蚀性最好﹔二是以较薄的含铁0.3%--0.6%的Zn-Fe合金，或含镍6%-10%的Zn-Ni合金代替纯锌镀层，耐蚀性能提高三倍以上，广泛用于汽车钢板上代替镀锌。 
锌镀层的使用温度不得超过2500C,在此温度上锌结晶组织变形，发脆，耐蚀性下降。有耐蚀，耐热要求的零件宜用Zn-Ni合金层。

镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类，国内外常用的有无氰锌酸盐镀锌，氰化镀锌，铵盐镀锌，氯化物镀锌，硫酸盐镀锌等。就国内而言，无氰锌酸盐镀锌仍是主流。近年来由于镀锌添加剂的性能的改进提高，氯化物镀锌和低氰光亮镀锌发展较快，而铵盐镀锌在继续下降。 

选择镀液要根据镀件材质，形状，外观要求而定，如冲压小件和复杂件，特别是需要辅助阳极的深孔或管状件宜选用碱性镀液﹔对氢脆敏感的零件宜用弱酸性镀锌液。当采用两种性能不同的镀液时，对生产十分有利。 

◆锌酸盐镀锌

1.锌酸盐镀液的特点：

(1)不用剧毒的氰化物，废水易处理；

(2)镀层结晶细密、光泽好、分散能力和深镀能力接近氰化镀液，适合复杂形状的零件电镀；

(3)镀液稳定、操作方便；

(4)对设备无腐蚀性；

(5)综合经济效益好。这种镀液亦存在沉积速度慢，允许温度范围窄(高于400C不好)，厚度超过15um时有脆性，铸锻件较难电镀以及工作时会产生刺激性气体逸出，必须要安装通风装置等缺点。
2.锌酸盐镀液之镀液成分：

A、氧化锌(纯度大于98%)；B、氢氧化钠；C、DE和DPE添加剂；D、光亮剂；E、水
3.维护管理技术：

A、严格控制锌、碱浓度和比值；B、主添加剂和光亮剂都只能靠经验补加；C、注意温度和电流密度的相互关系；D、极间距离及电极排布；E、杂质的危害及清除；F、可能产生的故障及纠正方法 

◆氰化镀锌

1.氰化镀锌具有分散能力和深镀能力好、结晶细密、与基体结合力好、耐蚀性能好、工艺范围宽、镀液稳定易操作、对杂质不太敏感等优点。但是剧毒、严重污染境。现在大部分应用无氰镀锌或低氰镀锌。
2.氰化镀锌的镀液组成：A、氧化锌；B、氰化钠；C、氢氧化钠；D、氰化镀锌光亮剂
◆铵盐镀锌

1.从氯化铵-氨羧络合剂镀锌电解液中沉积的锌层、结晶细致、镀层光泽美观、分散能力和深镀能力好、适合于复杂零件的电镀。该工艺曾在我国普启遍应用，但在生产中发现该类镀液存在钝化膜易变色、镀液腐蚀性大、废水中重金属难处理、氨对鱼类有毒等问题。从70年代后期逐渐被锌酸盐镀锌所取代。为发挥弱酸镀锌的优点。80年代起，无氨氯化物镀锌在我国崛起，铵盐镀锌应用时不断下降。 

◆氯化物镀锌

1.氯化物镀锌是八十年代初发展起来的光亮镀锌工艺。氯化物镀液的特点：A、不含络合剂的单盐镀液、废水极易处理；B、镀层的光亮性和整平性优于其镀液体系；C、电流效率高、沉积速度快；D、氢过电位低的钢材如高碳钢、铸件、锻件等容易施镀。

2.氯化物镀锌镀液成分：A、氯化锌；B、氯化钾；C、硼酸；D、添加剂(主光亮剂、载体光亮剂、辅助光亮剂) 

◆硫酸盐镀锌

1.硫酸盐镀锌的分散能力比前述几种镀锌溶液差些，且结晶较粗。为改善镀液性能，引入阿拉伯树胶或天然桃胶，对细化结晶有效果，但货源不足。为此近来国内外电镀工作者开发了由芳香族醛或酮磺酸盐、聚醚化合物和芳香族磺酸盐组合的光亮剂，使镀液和镀层性能获得很大改善、镀层细致、光亮。由于这种镀液成本低、电流效率高，可使用很高的电流密度，沉积速度快，适合于电镀外形简单的线材、带材、板材和管材的内壁。镀液的pH值较低，有的还有氯化物，所以对设备有腐蚀性。

2.硫酸盐镀锌镀液组成：A、硫酸锌是主盐；B、硫酸钠、硫酸铝、氯化铵是导电盐；C、明矾和硼酸是缓冲剂；D、糊精、萘二磺酸等为细化结晶，提高分散能力.

镀锌管相关

为提高钢管的耐腐蚀性能，对一般钢管进行镀锌。镀锌钢管分热镀锌和电镀锌两种，热镀锌镀锌层厚，电镀锌成本低，表面不是很光滑。吹氧焊管：用作炼钢吹氧用管，一般用小口径的焊接钢管，规格由3/8-2寸八种。用08、10、15、20或者195-Q235的钢带制作成的，为了防腐蚀，有得进行渗铝处理。 

　　镀锌钢管的重量系数

　　公称壁厚mm： 2.0 2.5 2.8 3.2 3.5 3.8 4.0 4.5

　　系数c：1.064 1.051 1.045 1.040 1.036 1.034 1.032 1.028

　　注钢材力学性能是保证钢材最终使用性能(机械性能)的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能(抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率)以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。钢的牌号：Q215A；Q215B；Q235A；Q235B

　　试验压力值/Mpa：D10.2-168.3mm为3Mpa；D177.8-323.9mm为5Mpa 

镀锌钢管的用途

　　常说的镀锌管，镀锌管的用途现在煤气、暖气用的那种铁管也是镀锌管，镀锌管作为水管，使用几年后，管内产生大量锈垢，流出的黄水不仅污染洁具，而且夹杂着不光滑内壁滋生的细菌，锈蚀造成水中重金属含量过高，严重危害人体的健康。六七十年代，国际上发达国家开始开发新型管材，并陆续禁用镀锌管。中国建设部等四部委也发文明确从二000年起禁用镀锌管，目前新建小区的冷水管已经很少使用镀锌管了，有些小区的热水管使用的是镀锌管。

镀锌管应该达到的技术要求

1、牌号和化学成分

　　镀锌钢管用钢的牌号和化学成分应符合GB 3092所规定的黑管用钢的牌号和化学成分。 

2、制造方法

　　黑管的制造方法(炉焊或电焊)由制造厂选择。镀锌采用热浸镀锌法。 

3、螺纹及管接头

　　3.1 带螺纹交货的镀锌钢管，螺纹应在镀锌后车制。螺纹应符合YB 822的规定。

　　3.2 钢制管接头应符合YB 238的规定；可锻铸铁管接头应符合YB 230的规定。

4、力学性能

钢管镀锌前的力学性能应符合GB 3092的规定。

5、镀锌层的均匀性镀锌钢管应作镀锌层均匀性的试验。钢管试样在硫酸铜溶液中连续浸渍5次不得变红(镀铜色)。

6、冷弯曲试验公称口径不大于50mm的镀锌钢管应作冷弯曲试验。弯曲角度为90°，弯曲半径为外径的8倍。试验时不带填充物，试样焊缝处应置于弯曲方向的外侧或上部。试验后，试样上不应有裂缝及锌层剥落同象。

7、水压试验水压试验应在黑管进行，也可用涡流探伤代替水压试验。试验压力或涡流探伤对比试样尺寸应符合GB 3092的规定。

　　钢材力学性能是保证钢材最终使用性能(机械性能)的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能(抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率)以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。 

①抗拉强度(σb)<没有计算公式>

　　试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的最大力(Fb)，出以试样原横截面积(So)所得的应力(σ)，称为抗拉强度(σb)，单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为： 

　　式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N(牛顿)； So--试样原始横截面积，mm2。 

②屈服点(σs) 

　　具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力，称屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2(MPa)。 

　　上屈服点(σsu)：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力； 下屈服点(σsl)：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的最小应力。 

　　屈服点的计算公式为： 

　　式中：Fs--试样拉伸过程中屈服力(恒定)，N(牛顿)So--试样原始横截面积，mm2。 

③断后伸长率(σ) 

　　在拉伸试验中，试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比，称为伸长率。以σ表示，单位为%。计算公式为： 

　　式中：L1--试样拉断后的标距长度，mm； L0--试样原始标距长度，mm。 

④断面收缩率(ψ) 

　　在拉伸试验中，试样拉断后其缩径处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率。以ψ表示，单位为%。计算公式如下： 

　　式中：S0--试样原始横截面积，mm2； S1--试样拉断后缩径处的最少横截面积，mm2。 

⑤硬度指标

　　金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。 

　　A、布氏硬度(HB) 

用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力(F)压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示，单位为N/mm2(MPa)。

镀锌管规格