流体管

　　 　流体管是一种具有中空截面，从头到尾的没有焊缝。钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，如滚动轴承套圈、千斤顶套等，目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下，圆面积最大，用圆形管可以输送更多的流体。此外，圆环截面在承受内部或外部径向压力时，受力较均匀，因此，绝大多数钢管是圆管。
　　生产制造方法：
　　①一般锅炉管使用温度在450℃以下，国产管主要用10号、20号碳结钢热轧管或冷拔管制造。
　　②高压锅炉管使用时经常处于高温和高压条件，管子在高温烟气和水蒸气的作用下，会发生氧化和腐蚀。要求钢管具有高的持久强度，高的抗氧化腐蚀性能，并有良好的组织稳定性。
　　(2)用途：
　　①一般锅炉管主要用来制造水冷壁管、沸水管、过热蒸汽管、机车锅炉用的过热蒸汽管，大、小烟管及拱砖管等。
　　②高压锅炉管主要用来制造高压和超高压锅炉的过热器管、再热器管、导气管、主蒸汽管等。
　　但是，圆管也有一定的局限性，如在受平面弯曲的条件下，圆管就不如方、矩形管抗弯强度大，一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。根据不同用途还需有其他截面形状的异型钢管。
　　1.结构用无缝钢管（GB/T8162-1999）是用于一般结构和机械结构的无缝钢管。
　　2.流体输送用无缝钢管（GB/T8163-1999）是用于输送水、油、气等流体的一般无缝钢管。
　　3.低中压锅炉用无缝钢管（GB3087-1999）是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔（轧）无缝钢管。
　　4.高压锅炉用无缝钢管（GB5310-1995）是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。
　　5.化肥设备用高压无缝钢管（GB6479-2000）是适用于工作温度为-40~400℃、工作压力为10~30Ma的化工设备和管道的优质碳素结构钢和合金钢无缝钢管。
　　6.石油裂化用无缝钢管（GB9948-88）是适用于石油精炼厂的炉管、热交换器和管道无缝钢管。
　　7.地质钻探用钢管（YB235-70）是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管，按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。
　　8.金刚石岩芯钻探用无缝钢管（GB3423-82）是用于金刚石岩芯钻探的钻杆、岩心杆、套管的无缝钢管。
　　9.石油钻探管（YB528-65）是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的无缝钢管。钢管分车丝和不车丝两种，车丝管用接头联结，不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。
　　10.船舶用碳钢无缝钢管（GB5213-85）是制造船舶I级耐压管系、Ⅱ级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管。碳素钢无缝钢管管壁工作温度不超过450℃，合金钢无缝钢管管壁工作温度超过450℃。
　　11.汽车半轴套管用无缝钢管（GB3088-82）是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。
　　12.柴油机用高压油管（GB3093-86）是制造柴油机喷射系统高压管用的冷拔无缝钢管。
　　13.液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管（GB8713-88）是制造液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧精密无缝钢管。
　　14.冷拔或冷轧精密无缝钢管（GB3639-83）是用于机械结构、液压设备的尺寸精度高和表面光洁度好的冷拔或冷轧精密无缝钢管。选用精密无缝钢管制造机械结构或液压设备等，可以大大节约机械加工工时，提高材料利用率，同时有利于提高产品质量。
　　15.结构用不锈钢无缝钢管（GB/T14975-1994）是广泛用于化工、石油、轻纺、医疗、食品、机械等工业的耐腐蚀管道和结构件及零件的不锈钢制成的热轧（挤、扩）和冷拔（轧）无缝钢管。
　　16.流体输送用不锈钢无缝钢管（GB/T14976-1994）是用于输送流体的不锈钢制成的热轧（挤、扩）和冷拔（轧）无缝钢管。
　　17.异型无缝钢管是除了圆管以外的其他截面形状的无缝钢管的总称。按钢管截面形状尺寸的不同又可分为等壁厚异型无缝钢管（代号为D）、不等壁厚异型无缝钢管（代号为BD）、变直径异型无缝钢管（代号为BJ）。异型无缝钢管广泛用于各种结构件、工具和机械零部件。和圆管相比，异型管一般都有较大的惯性矩和截面模数，有较大的抗弯抗扭能力，可以大大减轻结构重量，节约钢材。
　　一般用无缝钢管是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合结钢热轧或冷轧制成的。10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。45、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件，如汽车、拖拉机的受力零件。　一般用无缝钢管要保证强度和压扁试验。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货；冷轧以热以热处理状态交货。低中压锅炉用无缝钢管：用于制造各种低中压锅炉、过热蒸汽管、沸水管、水冷壁管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管等。
　　用优质碳素结构钢热轧或冷轧（拨）无缝钢管。主要用10、20号钢制造，除保证化学成分和机械性能外要做水压试验，卷边、扩口、压扁等试验。热轧以热轧状态交货、冷轧（拨）以热处理状态交货。
　　18.GB18248-2000（气瓶用无缝钢管）主要用于制作各种燃气、液压气瓶。其代表材质为37Mn、34Mn2V、35CrMo等.
　　流体管钢管钢级

　　管道介质的输送压力有逐渐增高的趋势，在输气管线上尤为明显。这是因为在一定范围内提高输送压力会增加经济效益，以输气管线为例，在输量不变的条件下，随着输送压力的提高气体的密度增加而流速减小，从而使摩阻下降。
　　在一条输气管线的站间距内由进站到出战压力逐渐下降，而流速逐渐增加，随之摩阻也逐渐增加，故离进站口 3 ／ 4 长度消耗生出站压差△ p 的一半，而后 1 ／ 4 长度消耗另一半。输气管线与输油管线最大的差别是由进站到出站流速是逐渐增加的，这是介质的可压缩性造成的。而油基本上是不可压缩的，虽然输送压力沿管程逐步下降，但流速是不变的，摩阻也是前后相同的。由此看出对于输气管线压力的提高可使摩阻下降，而输送能耗下降。
　　还应指出，输气管线的能耗远比输油为大，仅以西气东输管线为例，该管线输送压力 p ： 10MPa ，输量为 120 亿 m3 ／年，管线长度为 4000KM ，粗略按经验估计能耗大致为 12 亿 m3 ／年，而输量的。 1/10 作为沿途的能源消耗掉了。
　　由于对降低能耗的关切，输送压力有逐步增加的趋势。早期我国四川省的天然气管线输送压力为 2.5MPa ，以后增加到 4MPa ，陕京线提升为 6MPa ，西气东输增至 10MPa ，国外经济发达国家近十气输气管线多选取 12MPa 。
　　在输气管线上压比亦有逐渐下降的趋势。所谓压比指进站压力与出站压力之比，压比减少意味着全线均在较高的压力下运行，这样也可使能耗减小。早期压力多为 1.6 ，后来降至 1.4 ，近年国外有些输气管线取压比为 1.25 。当然，压比减小，压缩机站数要增加，从而投资会增加。对于管径、压力、压比均需进行优化计算和比选。
　　当输量确定，通过优化确定管径、压力、压比以后，如选取较高压力而钢材强度等级太低，则会造成壁厚过大，这给制管、现场焊接以及运输等诸多环节带来困难，甚至难以实现。生产的需求促进了钢材等级的提高。
　　API 于 1926 年发布 APl5L 标准，最初只包括 A25 、 A 、 B 三种钢级，最小屈服值分别为 172 、 207 、 251MPa 。 API 于 1947 年发布 APl5LX 标准，该标准中增加了 X42 ， X46 ， X52 三种钢级，其最小屈服值分别为 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年开始，先后发布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四种钢级，其最小屈服值分别为 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 发布 U80 、 U100 标准，其最小屈服值分别为 551 、 691Mpa ，以后 API 又将 U80 、 U100 改为 X80 、 X100 。 粗略统计，全世界 2000 年以前 X70 用量在 40 ％左右， X65 、 X60 均在 30 ％左右徘徊，小口径成品油管线也有相当数量选用 X52 钢级，且多为 ERW 钢管。
　　关于 X80 钢级，国内、外议论很多，国际上曾对 X80 研制已耗巨额投资的钢铁巨头更是积极宣传 X80 ，甚至 X100 ，但时至今日 X80 只处于 " 试验段阶段，总长仅 400KM 左右。目前正在建设中的管线尚无采用 X80 钢级的，计划中或正在准备中兴建的管线尚无下定决心采用 X80 者，对此笔者曾与国外多家管道工程公司 ( 负责管道设计 ) 的技术人员交换过意见，大家看法基本相同， 大致可归纳如下：
　　1 、 X80 钢级随着操作压力的提高及准备工作的完善将来必定会得到发展；
　　2 、当前大石油业主不愿意首先选用 X80 大致出于以下原因：
　　(1) 某一种新钢级 ( 包括炼钢、轧制、制管 ) 由开始生产至熟练的生产要有一个不合格率由高至低的过程，用同样的检验手段其出厂的不合格率也会有一个由低至高的过程，首先采用者要承担此风险；
　　(2) 在现场焊接过程中，包括预热温度、层间温度、热入量等对新钢级要有一个探索过程，在此期间不合格率也有一个由高至低的过程，首先采用者更多地承担此风险；
　　(3) 采用 X80 后，现场使用的冷弯机、焊丝、环缝自动焊机、热弯头工艺等可能需要改变，重新购置或研制，从而增加了工程费用；
　　(4) 采用 X80 后，同样直径，当操作压力不够高的情况下，钢材强度等级的提高意味着厚度的减薄，亦即厚度直径比 (t ／ D) 的减小，这也就意味着管线刚性的降低。从事故分析及风险分析看，管线的第三方破坏通常占破坏原因的 40 ％以上，而管线抵抗第三方破坏能力仅与 t ／ D 比有关而与强度等级无关。