鋁管的力學(xué)性 制造鋁管材料的質(zhì)量

 長期以來，由鋁管的失效和損壞引起事故的概率非常高，因此，用于制造鋁管的材料必須嚴(yán)格選擇。未來較長時間內(nèi)，鋁管仍以鋼鐵材料為主。選用鋁管材料必須依據(jù)國家于2011年10月1日正式實施的鋁管機(jī)械性能鋁管、螺釘和螺柱》GB/T3098.12010標(biāo)準(zhǔn)（簡稱新標(biāo)準(zhǔn)）;注重鋁管材料機(jī)械性能方面，尤其是抗拉強(qiáng)度方面的要求;同時依據(jù)產(chǎn)品的服役環(huán)境和客戶的具體要求，包括工況條件對材料的抗腐蝕性能方面的要求，工作溫度對鋁管材料的耐熱性能(高溫強(qiáng)度、抗氧化性能)和低溫冷脆性(低溫沖擊韌度)方面的要求。1嚴(yán)格控制硫和磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。新標(biāo)準(zhǔn)中8.812.9級的S和P質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.025%現(xiàn)有的GB/T699和GB/T3077中的優(yōu)質(zhì)鋼”規(guī)定的SP質(zhì)量分?jǐn)?shù)已不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，但GB/T3077中的高級優(yōu)質(zhì)鋼”和“特級優(yōu)質(zhì)鋼”滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，GB/T699中“特級優(yōu)質(zhì)鋼”可以滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。2嚴(yán)格控制脫碳層。脫碳層是影響鋁管質(zhì)量和材料使用的重要指標(biāo)。

鋁管GB/T3098.1規(guī)定:螺紋全脫碳層的深度不得大于0.015mm8.8和9.8級螺紋未脫碳層的高度為1/2牙高，10.9級為1/3牙高，12.9級為1/4牙高。3嚴(yán)格控制非金屬夾雜物。非金屬夾雜物是造成冷鐓開裂的主要原因之一，C類(硅酸鹽)和D類(球狀氧化物)夾雜物的影響更大。顆粒愈大愈易開裂，距表面2mm以內(nèi)的夾雜物不應(yīng)大于0.15μm對于高強(qiáng)度鋁管材料，要求硅酸鹽夾雜物不大于0.5級，球狀氧化物夾雜物不大于1級。材料控制主要缺陷:冷鐓鋼的錠型偏析，材料及退火過程中的表面脫碳，冷鐓裂縫，調(diào)質(zhì)中的淬火開裂和變形。鋁管用鋼材是碳素鋼和為增加強(qiáng)度、淬透性而添加鉻、鉬、鎳、錳等合金元素的合金鋼，以及耐蝕為主的不銹鋼等，此外，還有添加微量硼使淬透性大幅度提高的硼鋼。20MnTiBML20MnTiB10B21和10B23硼鋼可制造9.8級、10.9級高強(qiáng)度鋁管。采用的熱處理方法是:高溫淬火、快速冷卻以獲得低碳馬氏體，再進(jìn)行中溫回火，可以滿足鋁管的服役條件。國自主開發(fā)的鋼種20MnTiB主要用于鋼結(jié)構(gòu)連接件，現(xiàn)主要用于10.9級車橋輪胎鋁管、螺母及差速器鋁管。但鋁管實物質(zhì)量和新標(biāo)準(zhǔn)的要求還有一定的差距，需要進(jìn)行成分調(diào)整。比如，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定B最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.003%但20MnTiB鋼的B最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0035%超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。還有，20MnTiB鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)未達(dá)到0.22%以上，不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)提高淬硬性的要求

  均表明摻雜鈰鹽的有機(jī)-無機(jī)雜化膜的耐蝕性能優(yōu)于鉻酸鹽鈍化膜。Tafel極化曲線測試表明，采用硫酸銅點滴實驗、堿浸失重實驗、析氫實驗和鹽霧試驗手段對試樣進(jìn)行耐蝕性能考察。摻雜鈰鹽的有機(jī)-無機(jī)雜化膜的存在使鋁管的自腐蝕電位明顯正移，降低了鋁的自腐蝕電流密度;交流阻抗(EIS測試表明體系的極化電阻顯著增大，比空白試樣提高了將近一個數(shù)量級。紅外光譜分析可知，膜層中存在不同類型的Si-O-Si共價鍵，構(gòu)成了膜層的基本骨架，有機(jī)官能團(tuán)C=C共價鍵增強(qiáng)了膜層的疏水性。利用金相顯微鏡和SEM對膜層表面形貌進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，與空白試樣相比，摻雜鈰鹽的有機(jī)-無機(jī)雜化膜均勻、致密、平整;從EDX能譜分析可知，膜層表面主要由AlCOSi和Ce元素組成。溶膠-凝膠法制備工藝由于其工藝簡便、成本低廉、環(huán)保和耐蝕性好等優(yōu)點可望成為一項實用的鋁及其合金的防腐技術(shù)，一種較理想的鉻酸鹽鈍化替代工藝，具有廣闊的應(yīng)用前景。高強(qiáng)度鋁管材料的選用 鋁管是一種通用基礎(chǔ)件，制造鋁管的材料主要有鋼、不銹鋼、鈦合金和有色金屬等。鋁管在鋁管中使用量最多。鋁管的力學(xué)性能很大程度上取決于制造鋁管材料的質(zhì)量。