第二節 熱鍍鋅鋼管材料的技術要求
一、熱鍍鋅鋼管低碳鋼材料的化學成分要求
熱鍍鋅鋼管一般是低碳鋼板所成型焊接的鋼管，包括直縫高頻電阻（ERW）鋼管、直縫埋弧焊（SAWL）鋼管和螺旋縫埋弧焊（SAWH）鋼管。這些鋼管適用于水、空氣、采暖蒸汽、燃氣等低壓流體輸送用焊接鋼管。近年來隨著工業的發展，開發出了耐高壓的燃氣鍍鋅鋼管等。鋼的牌號和化學成分見表4-1。表4-1列出了無縫鋼管和焊接鋼管熔煉分析主要化學成分C、Mn、P和S。
表4-1 熔煉分析化學成分表（GB/T 9711—1997）
①L290到L450級鋼的最大碳含量比規定最大值每降低0.01％，錳含量則允許比規定最大值增高0.05％。但對不超過L360的鋼級，最大錳含量不應超過1.45％，對高于L360的鋼級，最大錳含量不應超過1.60％
②Ⅱ類鋼為再增磷鋼見GB/T 9711，7.2.1有關彎曲和螺紋加工性能的說明。
③經購方和制造廠雙方協議，在鈮、釩、鈦三種元素中，可添加其中一種，也可添加它們的任一組合。
④對外徑小于508mm的冷擴徑無縫鋼管，最大碳含量應為0.28％。
⑤由制造廠選擇，在鈮、釩、鈦三種元素中，可添加其中一種，也可添加它們的任一組合。
⑥經購方和制造廠雙方協議，可提供其他化學成分。
⑦對外徑小于406.4mm，壁厚不大于12.7mm的L450級焊接鋼管，化學成分可按表中規定，也可由購方和制造廠雙方協議，對其他外徑和壁厚的鋼管，化學成分應由購方和制造廠雙方協議。
⑧最大碳含量比規定最大值每降低0.01％，錳含量則允許比規定最大值增高0.05％，但最大錳含量不得超過2.00％。
⑨對L555級所示范圍僅供產品分析，因而不需采用7.2.2的產品分析偏差。
1.鋼管的力學性能要求
鋼管的力學性能要求應符合表4-2的規定，其他鋼牌號的力學性能要求由供需雙方協商確定。
表4-2 鋼管的力學性能（GB/T 3091—2006）
2.鋼管外徑和壁厚的允許偏差
鋼管的外徑（D）和壁厚（t）應符合GB/T 21835的規定，其中管端用螺紋和溝槽連接的鋼管尺寸參見GB/T 21835附錄A。鋼管外徑和壁厚的允許偏差應符合表4-3的規定。根據需方的要求，經供需雙方協商，并在合同中注明，可供應表4-3規定以外偏差的鋼管。
表4-3 鋼管外徑和壁厚的允許偏差（GB/T 21835）
3.鋼管理論重量計算方法
鋼管按理論交貨時，其理論重量的計算公式如下（鋼的密度按7.85kg/dm3）。
W=0.0246615（D-t）t （4-1）
式中 W——鋼管的單位長度理論重量，kg/m；
D——鋼管的外徑，mm；
t——鋼管的壁厚，mm。
鍍鋅前的鋼管的外徑、壁厚尺寸及理論質量應符合表4-4要求。
表4-4 低壓流體輸送用（鍍鋅）焊接鋼管（GB/T 3091—2008）
注：1.表中的公稱口徑系近似內徑的名義尺寸，不表示公稱外徑減去兩個工程公稱壁厚所得的內徑。
2.根據需方要求，經供需雙方協議，并在合同中注明，可供表中規定以外尺寸的鋼管。
二、石油天然氣鋼管的力學性能要求
對于石油、天然氣用鋼管相對于一般用途的鋼管技術要求更高，GB/T 9711—1997特別指定出拉伸試驗標準。指出L175、L210、L245、L290、L320、L360、L390、L415、L450、L485和L555級鋼的拉伸性能應符合表4-5的規定，介于表列L290和L550之間的其他中間鋼級應符合用戶和制造廠雙方的協議的拉伸要求，對于冷擴徑鋼管，管體規定總伸長應力和管體抗拉強度的比值不得超過0.93。規定總伸長應力應為試樣標距長度上產生0.5％的總伸長時所需的拉應力，并用引伸計測定變形。
表4-5 石油鋼管的拉伸性能要求
注：伸長率適用于從管體上截取的橫向試樣。當采用縱向試樣試驗時，伸長率值比這些值高2個單位。
各種鋼管熱鍍鋅理論重量見表4-6。
表4-6 鋼管熱鍍鋅理論重量
注：鍍鋅鋼管重量公式：［（外徑-壁厚）×壁厚］×0.02466= kg/m（每米的重量）。
三、鋼管熱鍍鋅后鍍鋅層重量的計算
鋼管熱鍍鋅后鍍鋅層重量的計算按式（4-2）計算：
W'=cW （4-2）
式中 W'——鋼管鍍鋅后的單位長度理論重量，kg/m；
W——鋼管鍍鋅前的單位長度理論重量，kg/m；
c——鋼管鍍鋅層的重量系數，見表4-7。
表4-7 鋼管鍍鋅層的重量系數（摘自GB/T 3091—2008）
四、鋼管熱鍍鋅前的力學實驗方法
1.拉伸實驗
外徑小于219.1mm的鋼管拉伸實驗應截取母材縱向試樣。直縫鋼管拉伸實驗應在鋼管上平行于軸線方向距焊縫約90°的位置截取，也可以在制管用鋼板或鋼帶上平行于軋制方向約位于鋼板或鋼帶邊緣與鋼板或鋼帶中心線之間的中間位置截取；螺旋縫鋼管拉伸實驗試樣應在鋼管上平行于軸線距焊縫1/4螺距的位置截取。其中，外徑不大于60.3mm的鋼管可截取面拉伸試樣。
外徑小于219.1mm的鋼管拉伸實驗應截取母材橫向試樣和焊縫試樣。直縫鋼管母材拉伸試樣應在鋼管上垂直于軸線距焊縫約180°的位置截取，螺旋縫鋼管母材拉伸試樣應在鋼管上垂直于軸線距離焊縫約1/2螺距的位置截取。焊縫（包括直縫焊管的焊縫、螺旋縫焊管的螺旋焊縫和鋼帶對接焊縫）拉伸試樣應在鋼管上垂直于焊縫截取，且焊縫位于試樣的中間，焊縫試樣只測定抗拉強度。
拉伸實驗結果應符合表4-5的規定。但外徑不大于60.3mm鋼管全截面拉伸時，斷后伸長率僅供參考。
2.彎曲試驗
外徑不大于60.3mm的電阻焊鋼管應進行彎曲試驗。試驗時，試樣應不帶填充物，彎曲半徑為鋼管外徑的6倍，彎曲角度為90°，焊縫位于彎曲方向的外側面，試驗后，試樣上不允許出現裂紋。
3.導向彎曲試驗
埋弧焊鋼管應進行正面導向彎曲試驗。導向彎曲試樣應從鋼管上垂直焊縫（包括直縫焊管的焊縫、螺旋縫鋼管的螺旋焊縫和鋼帶對接焊縫）截取，焊縫位于試樣的中間，試樣上不應有補焊焊縫，焊縫余高應去除。試樣在彎模內彎曲約180°，彎芯直徑為鋼管壁厚的8倍。試驗后應符合如下規定：試樣不允許完全斷裂；試樣上焊縫金屬中不允許出現長度超過3.2mm的裂紋或破裂，不考慮深度；母材、熱影響區域熔合線上不允許出現長度超過3.2mm的裂紋或深度超過壁厚10％的裂紋或破裂。
4.液壓試驗
鋼管應逐根進行液壓試驗，試驗壓力應按下面公式計算，修約到最鄰近的0.1MPa，但最大試驗壓力為5.0MPa。試驗壓力保持時間應小于5s。在試驗過程中，鋼管不應出現滲漏現象。
（4-3）
式中 P——鋼管的最低試驗壓力值，MPa；
S——鋼管下屈服強度的60％，N/mm2；
D——鋼管的外徑，mm；
t——鋼管的壁厚，mm。
注：1N/mm2=1MPa。
電阻焊鋼管可用超聲波探傷檢驗或渦流探傷檢驗代替液壓試驗，埋弧焊鋼管可用超聲波探傷檢驗或射線探傷檢驗代替液壓試驗。電阻焊鋼管超聲波探傷檢驗應符合SY/T 6423.2中驗收等級L3（C10）的規定；渦流探傷檢驗應符合GB/T 7735中的驗收等級A的規定。埋弧焊鋼管超聲波探傷檢驗應符合SY/T 6423.3中的驗收等級L2（C5）的規定；射線探傷檢驗應符合SY/T 6423.1中圖像質量級別為R1的規定。
五、鋼管熱鍍鋅前的表面質量檢驗
1.焊縫檢驗
電阻焊鋼管的焊縫毛刺高度的規定，鋼管焊縫焊縫的外毛刺應清除，剩余高度應不大于0.5mm。鋼管內的毛刺清除后其剩余高度應不大于1.5mm；當壁厚不大于4mm時，清除內毛刺后刮槽深度應不大于0.2mm；當壁厚大于4mm時，刮槽深度應不大于0.4mm。
埋弧焊鋼管的焊縫高度。當壁厚不大于12.5mm時，超過鋼管原始表面輪廓的內、外焊縫余高應不大于3.2mm；當壁厚大于12.5mm時，超過鋼管原始表面輪廓的內、外焊縫余高不大于3.5mm。焊縫余高超高部分允許修磨。
2.錯邊
對電阻焊鋼管，焊縫處鋼帶邊緣的徑向錯邊不允許使兩側的剩余厚度小于鋼管壁厚的90％。對于埋弧焊鋼管，當壁厚不大于12.5mm時，焊縫處鋼帶邊緣的徑向錯邊應不大于1.6mm；當壁厚大于12.5mm時，焊縫處鋼帶邊緣的徑向錯邊應不大于鋼管壁厚的0.125倍。
3.鋼帶對接焊縫
螺旋縫埋弧焊鋼管允許有鋼帶對接焊縫，但鋼帶對接焊縫與螺旋縫的連接點距管端的距離應大于150mm，當鋼帶對接焊縫位于管端時，與相應管端的螺旋焊縫之間至少應有150mm的環向間隔。
4.鋼管的表面缺陷與修補
鋼管的內外表面應光滑，不允許有折疊、裂紋、分層、搭焊、斷弧、燒穿及其他深度超過壁厚下偏差的缺陷存在。允許有深度不超過壁厚下偏差的其他局部缺欠存在。缺陷的修補，外徑小于114.3mm的鋼管不允許補焊修補。對于外徑不小于114.3mm的鋼管，可對母材和焊縫處的缺陷進行修補。補焊前應將補焊處進行處理，使其符合焊接要求。補焊焊縫最短長度應不小于50mm，電阻焊鋼管補焊焊縫最大長度應不大于150mm，每根鋼管的修補應不超過3處，在距離管端200mm內不允許補焊。補焊的焊縫要修磨，修磨后應與原始輪廓圓滑過渡并應按液壓試驗的規定進行液壓試驗。
5.對鋼管對接的要求
對要求對接的鋼管，對接所用的短管長度不應小于1.5m，并只允許兩根短管對接。對接前，應對鋼管進行處理，使其符合焊接要求。對接時，鋼管焊縫（包括直縫管的焊縫、螺旋管的螺旋焊縫和鋼帶對頭焊縫）在對接處應相應環向間隔50～200mm。對接后，對接焊縫應沿圓周方向均勻、整齊，并符合對焊縫的技術要求，同時應對對接后的鋼管進行液壓試驗。