结构用无缝钢管是用于制造各种结构件、零件和机械设备的重要材料,它具有空心截面,周围没有接缝的特点。
结构用无缝钢管(GB/T 8162-2018)是“一般结构”和“机械结构”用途最广泛的一类管材,它不靠焊缝成型,承压、抗弯、抗扭能力优于同规格焊管,重量又比实心棒材轻,因此在建筑、桥梁、车辆、船舶、塔桅、起重设备、矿山支架、农业机械、家具货架等领域大量替代型钢或实心件,天津大无缝钢管厂把结构用无缝钢管按照“标准—材质—规格—性能—交货状态—检验—典型应用”逐条拆开说明,方便直接查取、设计或采购时引用。
中国:GB/T 8162-2018(结构用无缝钢管),这是目前执行的国家标准;
美国:ASTM A53 Gr.A/B(也可用于结构,但壁厚公差与8162略有差异);
欧盟:EN 10210-1/2(热成型结构管);
日本:JIS G 3444(一般结构用碳素钢管)。
常用的钢管牌号(材质)主要包括:
普通碳素结构钢:如10、20#、35、45#等,其中20号钢应用最为广泛,具有良好的塑性和韧性,易于加工。
低合金高强度结构钢:如Q345系列(包括 Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E等),具有较高的强度和良好的低温性能。
不同牌号的钢管,其化学成分、力学性能(如屈服强度、抗拉强度、伸长率)等都有所不同,需根据具体使用要求选择。
10#:C ≤0.13,抗拉≥335 MPa,屈服≥205 MPa,延伸≥24 %;
20#:C 0.17-0.23,抗拉≥410 MPa,屈服≥245 MPa,延伸≥21 %;
35#:C 0.32-0.39,抗拉≥530 MPa,屈服≥315 MPa,延伸≥17 %;
45#:C 0.42-0.49,抗拉≥600 MPa,屈服≥355 MPa,延伸≥14 %;
数字越大强度越高,焊接性下降,45#以上一般需预热焊接。
Q345B(旧16Mn):C ≤0.20,Mn 1.0-1.6,抗拉≥490 MPa,屈服≥345 MPa,延伸≥21 %;低温可到 -40 ℃(Q345D/E 级别)。
20Cr、40Cr:用于轴套、销轴,调质后屈服可达 640 MPa 以上;
20CrMo、35CrMo、42CrMo:用于重载拉杆、液压支架、高强螺栓管,调质后抗拉 800-1100 MPa;
15CrMo、12Cr1MoV:中温(<550 ℃)抗蠕变,锅炉吊挂、大跨度桁架节点管。
06Cr19Ni10(304)、022Cr17Ni12Mo2(316L):沿海或化工高腐蚀环境,抗拉≥520 MPa,屈服≥205 MPa。
结构用无缝钢管通常采用热轧或冷拔(轧)方法生产。
热轧无缝钢管:通常用于制造外径较大、壁厚较厚的钢管,生产成本相对较低,但尺寸精度和表面光洁度不如冷拔(轧)管。
冷拔(轧)无缝钢管:通常用于制造外径较小、壁厚较薄或对尺寸精度和表面质量要求较高的钢管。
结构用无缝钢管的技术要求主要包括:
尺寸、外形和重量:包括外径、壁厚、长度及其允许偏差。
化学成分:钢管的材质必须符合相应牌号规定的化学成分要求。
力学性能:主要包括抗拉强度、屈服强度和伸长率,是保证钢管在结构中安全使用的关键指标。
工艺性能:如压扁试验、拉伸试验、扩口试验(根据标准要求)。
表面质量:钢管表面不得有裂纹、折叠、轧折、离层和结疤等有害缺陷。
无损检测:通常要求进行超声波、涡流等无损检测,以确保钢管内部无缺陷。
需要注意,结构用无缝钢管 (GB/T 8162)与输送流体用无缝钢管 (GB/T 8163)是两个不同的标准,虽然在某些应用上可能重叠,但主要侧重点不同:
| 特点 | 结构用无缝钢管 (GB/T 8162) | 输送流体用无缝钢管 (GB/T 8163) |
|---|---|---|
| 主要用途 | 制造承受力学载荷的结构件和零件。 | 输送水、油、气等流体介质。 |
| 关注重点 | 力学性能(强度、塑性、韧性)。 | 密封性、耐压性、耐腐蚀性。 |
选择钢管时,必须根据具体的用途和工况条件来确定选用哪种标准和牌号的无缝钢管。
外径(D):6 mm-1200 mm,常用库存 10-610 mm;
壁厚(t):1 mm-200 mm,常用 2-50 mm;
外径允许偏差:
D1 级:±1.5 %,最小 ±0.75 mm;
D2 级:±1.0 %,最小 ±0.50 mm;
D3 级:±0.75 %,最小 ±0.30 mm;
D4 级:±0.50 %,最小 ±0.10 mm(冷拔精密管常用)。
壁厚偏差:±10 % 或 ±0.5 mm 取大者;冷拔管可到 ±5 %。
定尺长度:4-12 m;倍尺或短尺需合同中注明。
W = (D - t) × t × 0.02466 (kg/m)。

热轧管:通常热轧态或正火态交货,20#、Q345B 以正火为主,保证焊接及冷加工性能。
冷拔/冷轧管:冷拔后去应力退火或正火,尺寸精度高(H9-H11),表面粗糙度 Ra≤3.2 µm,可直接用于液压缸筒、汽车传动轴。
合金钢管:可按“淬火+回火”调质态交货,硬度 HB 220-280,便于后续机加工。
坯料:电弧炉或转炉+LF 精炼→连铸圆坯。
热轧流程:加热→穿孔→连轧/斜轧→定径→冷床→矫直→涡流/超声探伤→水压试验(P = 2×P 设计,最低 7 MPa,保压 ≥5 s)。
冷拔流程:酸洗→磷化→皂化→多道次冷拔→热处理→矫直→无损探伤→尺寸抽检。
必检项目:化学成分、拉伸、压扁/扩口、晶粒度(合金钢)、非金属夹杂物、表面缺陷、直线度 ≤1 mm/m。
| 行业 | 典型构件 | 推荐材质/规格 |
|---|---|---|
| 建筑 | 大跨度网架、立柱、转换桁架、屋盖弦杆 | Q345B Φ114-Φ609 t=6-25 |
| 桥梁 | 拱肋、横撑、风撑、桥塔 | Q345D/Q355N Φ219-Φ820 t=8-30 |
| 机械 | 汽车传动轴、履带支架、农机机架 | 20#/45# Φ50-Φ180 t=4-12 |
| 矿山 | 液压支架后柱、前梁、千斤顶缸筒 | 27SiMn、35CrMo Φ63-Φ426 t=6-40 |
| 石化 | 塔器内部桁架、火炬塔、空冷器支架 | 20#、Q345B、12Cr1MoV Φ89-Φ508 |
| 船舶 | 舱口围板加强筋、桅杆、甲板桁材 | 20#、Q345C、316L Φ48-Φ273 |
| 家具 | 超市货架、护栏、场馆座椅骨架 | 20#、Q195-235 Φ19-Φ60 t=1.5-3.0 |
先按强度/焊接/耐腐蚀选材质,再按长细比或轴压计算壁厚;高层建筑主弦杆建议优先 Q345D/E 以上级别,保证 -20 ℃ 冲击 ≥34 J。
需焊接时,45#、42CrMo 等含碳>0.25 % 的合金钢应要求“正火”或“正火+回火”交货,并在现场 150-250 ℃ 预热,焊后 600 ℃ 回火,否则易裂。
冷拔管如用于液压缸,需注明内孔 H9、Ra ≤0.8 µm,直线度 ≤0.5 mm/m,可省去后续珩磨。
出口或海外项目,可双标订购:GB/T 8162 + ASTM A53/A106,方便现场混用,但注意外径壁厚公差带差异(A53 外径允许 ±0.4 mm 或 ±0.8 % 取大者)。
合金钢、不锈钢管应要求“炉批号+质保书+EN10204-3.1 证书”,关键节点还需第三方见证取样。
问:结构用无缝管与流体管 8163 能否互换?
答:同一材质、尺寸时力学性能相近,但 8163 必须逐根水压,涡流探伤比例高,价格贵 3-5 %;仅做结构件不输送压力介质时,用 8162 更经济。
问:北方低温 -40 ℃ 钢结构该选什么材质?
答:选 Q345D/E 或 S355J0/J2(欧标),保证 -40 ℃ 冲击功 ≥27 J;厚度>30 mm 建议正火轧制或正火,防止冷脆。
问:冷拔管为什么比热轧管贵 800-1200 元/吨?
答:冷拔需多道模具、酸洗、退火,成材率仅 85 % 左右,且尺寸精度高,后续免机加或少机加,综合成本反而低。
问:Φ219×20 的 20# 管最大能承受多少内压?
按 GB 150 计算:P = 2[σ]t/(D-2t) ,20# 许用应力 [σ]=137 MPa(常温),则 P = 2×137×20/(219-40)= 30.8 MPa;若做锅炉或压力容器,还需考虑焊缝系数与腐蚀裕量。
通过上述“标准—材质—规格—性能—检验—应用”六个维度,可以迅速定位所需结构用无缝钢管的技术要求,若项目有特殊低温、高腐蚀、抗震等级或欧标/美标需求,需在订货合同中加一句“按 GB/T 8162-2018 并满足 -40 ℃ 冲击 27 J”或“双标 ASTM A53 Gr.B”,天津大无缝钢管厂即可在排产时一次配齐相应坯料和热处理工艺,避免后期更换材质造成报废与工期延误。
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