奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管 第2部分:流体输送用管

中华人民共和国国家标准
GB/T 21833.2—2020 (部分代替 GB/T 21833—2008)

GB/T 21833.2—2020 奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管 第 2 部分:流体输送用管

Seamless austenitic-ferritic (duplex) stainless steel tubes and pipes—Part 2: Pipes for fluid service
发布:2020-04-28  实施:2020-11-01  发布机构:国家市场监督管理总局 / 国家标准化管理委员会

本标准规定了流体输送用奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管的订货内容、尺寸、外形、重量、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书,适用于流体输送用奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管。

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1 范围

GB/T 21833的本部分规定了流体输送用奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管的订货内容、尺寸、外形、重量、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书。

本部分适用于流体输送用奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管(以下简称钢管)。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

标准编号 标准名称
GB/T 222 钢的成品化学成分允许偏差
GB/T 223.11 钢铁及合金 铬含量的测定 可视滴定或电位滴定法
GB/T 223.18 钢铁及合金化学分析方法 硫代硫酸钠分离碘量法测定铜量
GB/T 223.19 钢铁及合金化学分析方法 新亚铜灵三氯甲烷萃取光度法测定铜量
GB/T 223.25 钢铁及合金化学分析方法 丁二酮肟重量法测定镍量
GB/T 223.26 钢铁及合金 钼含量的测定 硫氰酸盐分光光度法
GB/T 223.28 钢铁及合金化学分析方法 α-安息香肟重量法测定钼量
GB/T 223.36 钢铁及合金化学分析方法 蒸馏分离中和滴定法测定氮量
GB/T 223.43 钢铁及合金 钨含量的测定 重量法和分光光度法
GB/T 223.59 钢铁及合金 磷含量的测定 铋磷钼蓝分光光度法和锑磷钼蓝分光光度法
GB/T 223.60 钢铁及合金化学分析方法 高氯酸脱水重量法测定硅含量
GB/T 223.84 钢铁及合金 钛含量的测定 二安替比林甲烷分光光度法
GB/T 223.85 钢铁及合金 硫含量的测定 感应炉燃烧后红外吸收法
GB/T 223.86 钢铁及合金 总碳含量的测定 感应炉燃烧后红外线吸收法
GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法
GB/T 228.2 金属材料 拉伸试验 第2部分:高温试验方法
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 231.1 金属材料 布氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB/T 241 金属管 液压试验方法
GB/T 242 金属管 扩口试验方法
GB/T 246 金属材料 管 压扁试验方法
GB/T 2102 钢管的验收、包装、标志和质量证明书
GB/T 2975 钢及钢产品 力学性能试验取样位置及试样制备
GB/T 4334—2020 金属和合金的腐蚀奥氏体及铁素体-奥氏体(双相)不锈钢晶间腐蚀试验方法
GB/T 5777—2019 无缝和焊接(埋弧焊除外)钢管纵向和/或横向缺欠的全圆周自动超声检测
GB/T 7735—2016 无缝和焊接(埋弧焊除外)钢管缺欠的自动涡流检测
GB/T 11170 不锈钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法(常规法)
GB/T 13305 不锈钢中α相面积含量金相测定法
GB/T 17395 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差
GB/T 17897 金属和合金的腐蚀 不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法
GB/T 20066 钢和铁 化学成分测定用试样的取样和制样方法
GB/T 20123 钢铁 总碳硫含量的测定 高频感应炉燃烧后红外吸收法(常规方法)
GB/T 20124 钢铁 氮含量的测定 惰性气体熔融热导法(常规方法)

3 订货内容

按本部分订货的合同或订单应包括下列内容:

  • 本部分编号;
  • 产品名称;
  • 钢的牌号;
  • 尺寸规格(外径、壁厚);
  • 订购的数量(总重量或总长度);
  • 交货状态;
  • 选择性要求;
  • 特殊要求。

4 尺寸、外形和重量

4.1 外径和壁厚

4.1.1 钢管的公称外径(D)和公称壁厚(S)应符合GB/T 17395的规定。根据需方要求,经供需双方协商,可供应GB/T 17395中规定以外尺寸的钢管。

4.1.2 钢管公称外径和公称壁厚的允许偏差应符合表1的规定。

4.1.3 当合同中未注明钢管尺寸允许偏差级别时,钢管外径和壁厚的允许偏差按普通级交货。

4.1.4 根据需方要求,经供需双方协商,并在合同中注明,可供应表1规定以外尺寸允许偏差的钢管

表 1 外径和壁厚的允许偏差(单位:毫米)

制造方法 钢管的尺寸 普通级 高级
热轧(热挤压)钢管 公称外径 D 68~159 ±1.25%D ±1%D
>159 ±1.5%D
公称壁厚 S <15 +15%S / -12.5%S ±12.5%S
≥15 +20%S / -15%S
冷拔(轧)钢管 公称外径 D 6~10 ±0.20 ±0.15
>10~30 ±0.30 ±0.20
>30~50 ±0.40 ±0.30
>50~219 ±0.85%D ±0.75%D
>219 ±0.9%D ±0.8%D
公称壁厚 S ≤3.0 ±12%S ±10%S
>3.0 +12.5%S / -10%S

4.2 长度

4.2.1 通常长度

钢管的通常长度为3000 mm~12000 mm。根据需方要求,经供需双方协商,并在合同中注明,可供应其他长度的钢管。

4.2.2 定尺长度和倍尺长度

根据需方要求,经供需双方协商,并在合同中注明,可供应定尺长度、倍尺长度或其他特定长度要求的钢管。定尺和倍尺总长度应在通常长度范围内,全长允许偏差为+10/0 mm。按倍尺长度交货的钢管,每个切口应留切口余量5 mm~10 mm。

4.3 弯曲度

钢管的每米弯曲度应符合如下规定:

  • S≤15 mm时,不大于1.5 mm/m;
  • S>15 mm时,不大于2.0 mm/m。

4.4 不圆度和壁厚不均

钢管的不圆度和壁厚不均应分别不超过外径和壁厚公差的80%。

4.5 端头外形

钢管两端端面应与钢管轴线垂直,并应清除切口毛刺。

4.6 重量

钢管按实际重量交货,也可按理论重量交货。钢管每米理论重量按式(1)计算。

W = (πρ / 1000) × (D-S) × S   (1)

式中:

W ———钢管的理论重量,单位为千克每米(kg/m);

π ———3.1416;

ρ———钢的密度,单位为千克每立方分米(kg/dm³),022Cr19Ni5Mo3Si2N的密度取7.70 kg/dm³,其他牌号的密度取7.80 kg/dm³;

D ———钢管的公称外径,单位为毫米(mm);

S ———钢管的公称壁厚,单位为毫米(mm)。

5 技术要求

5.1 钢的牌号和化学成分

5.1.1 钢的牌号和化学成分(熔炼分析)应符合表2的规定。

5.1.2 需方要求做成品分析时,应在合同中注明。成品钢管的化学成分允许偏差应符合GB/T 222的规定。

表 2 钢的牌号和化学成分(化学成分质量分数/%)

序号 统一数字代号 牌号 C Si Mn P S Ni Cr Mo N Cu 其他
1 S21953 022Cr19Ni5Mo3Si2N ≤0.030 1.40~2.00 1.20~2.00 ≤0.030 ≤0.015 4.30~5.20 18.00~19.00 2.50~3.00 0.05~0.12
2 S22253 022Cr22Ni5Mo3N ≤0.030 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.015 4.50~6.50 21.00~23.00 2.50~3.50 0.08~0.20
3 S23043 022Cr23Ni4MoCuN ≤0.030 ≤1.00 ≤2.50 ≤0.035 ≤0.015 3.00~5.50 21.50~24.50 0.05~0.60 0.05~0.20 0.05~0.60
4 S22053 022Cr23Ni5Mo3N ≤0.030 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.015 4.50~6.50 22.00~23.00 3.00~3.50 0.14~0.20
5 S25203 022Cr24Ni7Mo4CuN ≤0.030 ≤0.80 ≤1.50 ≤0.035 ≤0.015 5.50~8.00 23.00~25.00 3.00~5.00 0.20~0.35 0.50~3.00
6 S22553 022Cr25Ni6Mo2N ≤0.030 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.015 5.50~6.50 24.00~26.00 1.20~2.00 0.14~0.20
7 S22583 022Cr25Ni7Mo3WCuN ≤0.030 ≤0.75 ≤1.00 ≤0.030 ≤0.015 5.50~7.50 24.00~26.00 2.50~3.50 0.10~0.30 0.20~0.80 W:0.10~0.50
8 S25073 022Cr25Ni7Mo4N ≤0.030 ≤0.80 ≤1.20 ≤0.035 ≤0.015 6.00~8.00 24.00~26.00 3.00~5.00 0.24~0.32 ≤0.50
9 S25554 03Cr25Ni6Mo3Cu2N ≤0.04 ≤1.00 ≤1.50 ≤0.035 ≤0.015 4.50~6.50 24.00~27.00 2.90~3.90 0.10~0.25 1.50~2.50
10 S27603 022Cr25Ni7Mo4WCuN ≤0.030 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.030 ≤0.010 6.00~8.00 24.00~26.00 3.00~4.00 0.20~0.30 0.50~1.00 W:0.50~1.00
11 S22693 06Cr26Ni4Mo2 ≤0.08 ≤0.75 ≤1.00 ≤0.030 ≤0.015 2.50~5.00 23.00~28.00 1.00~2.00
12 S22160 12Cr21Ni5Ti 0.09~0.14 ≤0.80 ≤0.80 ≤0.035 ≤0.015 4.80~5.80 20.00~22.00 Ti:5×(C%-0.02)~0.80

a 022Cr22Ni5Mo3N的PREN:(%Cr+3.3×%Mo+16×%N)≥34。

b 022Cr23Ni5Mo3N的PREN:(%Cr+3.3×%Mo+16×%N)≥35。

c 022Cr25Ni7Mo4N的PREN:(%Cr+3.3×%Mo+16×%N)≥41。

d 022Cr25Ni7Mo4WCuN的PREN:(%Cr+3.3×%Mo+16×%N)≥40。

5.2 制造方法

5.2.1 钢的冶炼方法

钢应采用电弧炉加炉外精炼或转炉加炉外精炼或电渣重熔法冶炼。经供需双方协商,并在合同中注明,也可采用其他冶炼方法。

5.2.2 钢管的制造方法

钢管应采用热轧(热挤压)或冷拔(轧)无缝生产工艺制造。

5.3 交货状态

5.3.1 钢管应经热处理并酸洗交货。经保护气氛热处理或整体磨(抛)光的钢管,可不经酸洗交货。

5.3.2 钢管的推荐热处理制度见表3。经供需双方协商,并在合同中注明,钢管可采用表3以外的热处理制度

5.4 力学性能

5.4.1 热处理状态交货钢管的纵向力学性能应符合表3的规定。

5.4.2 壁厚不小于1.7 mm钢管应进行布氏或洛氏硬度试验,其值应符合表3的规定。

5.4.3 根据需方要求,经供需双方协商,并在合同中注明,钢管可进行冲击试验,试验温度和冲击吸收能量由供需双方协商。

表 3 热处理制度及钢管力学性能

序号 统一数字代号 牌号 热处理制度 拉伸性能 硬度
抗拉强度 Rm MPa 规定非比例延伸强度 Rp0.2 MPa 断后伸长率 A % HBW HRC
不小于 不大于
1 S21953 022Cr19Ni5Mo3Si2N 980℃~1040℃ 急冷 630 440 30 290 30
2 S22253 022Cr22Ni5Mo3N 1020℃~1100℃ 急冷 620 450 25 290 30
3a S23043 022Cr23Ni4MoCuN 925℃~1050℃ 急冷 D≤25mm 690 450 25
3b 925℃~1050℃ 急冷 D>25mm 600 400 25 290 30
4 S22053 022Cr23Ni5Mo3N 1020℃~1100℃ 急冷 655 485 25 290 30
5 S25203 022Cr24Ni7Mo4CuN 1080℃~1120℃ 急冷 770 550 25 310 32
6 S22553 022Cr25Ni6Mo2N 1050℃~1100℃ 急冷 690 450 25 280 29
7 S22583 022Cr25Ni7Mo3WCuN 1020℃~1100℃ 急冷 690 450 25 290 30
8 S25073 022Cr25Ni7Mo4N 1025℃~1125℃ 急冷 800 550 15 300 32
9 S25554 03Cr25Ni6Mo3Cu2N ≥1040℃ 急冷 760 550 15 297 31
10 S27603 022Cr25Ni7Mo4WCuN 1070℃~1140℃ 急冷 750 550 25 300 32
11 S22693 06Cr26Ni4Mo2 925℃~955℃ 急冷 620 485 20 271 28
12 S22160 12Cr21Ni5Ti 950℃~1100℃ 急冷 590 345 20

a表中未规定硬度的牌号,可按需方要求提供其硬度实测数据,但不作为交货条件。

5.5 液压

5.5.1 钢管应逐根进行液压试验。试验压力按式(2)计算,最大试验压力为20 MPa。在试验压力下,稳压时间应不少于10 s,钢管不应出现渗漏现象。

P = 2SR/D  …………………………(2)

式中:

P ———试验压力,单位为兆帕(MPa);

S ———钢管的公称壁厚,单位为毫米(mm);

R ———允许应力,为表3规定最小Rp0.2值的50%,单位为兆帕(MPa);

D ———钢管的公称外径,单位为毫米(mm)。

5.5.2 供方可用涡流检测代替液压试验。涡流检测时,对比样管人工缺陷应符合GB/T 7735—2016中验收等级E4H或E4的规定。

5.6 压扁

壁厚不大于10 mm的钢管应做压扁试验。压扁后的两平行压板间距H按式(3)计算,试样压扁后不应有裂缝和裂口。

H = S(1+α) / (α+S/D)  …………………………(3)

式中:

H ———压扁后平行压板间距离,单位为毫米(mm);

α ———单位长度变形系数,取0.07;

S ———钢管的公称壁厚,单位为毫米(mm);

D ———钢管的公称外径,单位为毫米(mm)。

5.7 扩口

根据需方要求,经供需双方协商,并在合同中注明,公称外径不大于150 mm且壁厚不大于10 mm的钢管可做扩口试验。扩口试验的顶心锥度为60°,扩口后试样的外径最小扩口率为10%。扩口后试样不应出现裂缝和裂口。

5.8 金相

钢管的金相组织应为奥氏体和铁素体,铁素体含量应为40%~60%。

5.9 晶间腐蚀

根据需方要求,并在合同中注明,钢管可按GB/T 4334—2020中E法的规定进行晶间腐蚀试验。试验后,试样不应出现晶间腐蚀倾向。

5.10 点腐蚀

根据需方要求,并在合同中注明,022Cr22Ni5Mo3N、022Cr23Ni5Mo3N和022Cr25Ni7Mo4N钢管可进行点腐蚀试验。用100 g分析纯三氯化铁(FeCl₃•6H₂O)溶于900 mL蒸馏水或去离子水中,配制成FeCl₃重量比约为6%的试验溶液,并用HCl或NaOH将试验溶液的pH值调至1.3左右。试验时,试样应完全浸入试验溶液中,试验时间为24 h,试验温度和腐蚀速率应符合表4的规定。

表 4 腐蚀速率

统一数字代号 适用牌号 试验温度/℃ 腐蚀速率/[mg/(dm²·d)]
S22253 022Cr22Ni5Mo3N 25±1 ≤10
S22053 022Cr23Ni5Mo3N 25±1 ≤10
S25073 022Cr25Ni7Mo4N 40±1 ≤10

5.11 超声检测

钢管应逐根进行超声检测。超声检测对比样管的人工缺陷应符合GB/T 5777—2019的规定,验收等级为U3。

5.12 表面质量

钢管的内外表面不应有裂纹、折叠、轧折、离层和结疤存在。这些缺陷应完全清除,清除深度应不超过公称壁厚的下偏差,清理处的实际壁厚应不小于壁厚所允许的最小值。不超过壁厚下偏差的其他局部缺陷允许存在。

5.13 特殊要求

需方有下述特殊要求时,由供需双方协商,并在合同中注明:

  • 调整表2规定的化学成分范围;
  • 提供弹性模量和热膨胀系数数据;
  • 有害沉淀相试验;
  • 提供高温力学性能实测数据,部分牌号的高温力学性能推荐值参见附录A;
  • 规定不同于5.8要求的奥氏体或铁素体含量;
  • 其他要求。

6 试验方法

6.1 钢管的化学成分分析取样按GB/T 20066的规则进行。化学成分分析通常按GB/T 11170、GB/T 20123、GB/T 20124或其他通用的方法进行,仲裁时应按GB/T 223.11、GB/T 223.18、GB/T 223.19、GB/T 223.25、GB/T 223.26、GB/T 223.28、GB/T 223.36、GB/T 223.43、GB/T 223.59、GB/T 223.60、GB/T 223.84、GB/T 223.85、GB/T 223.86的规定进行。

6.2 钢管的尺寸和外形应采用符合精度要求的量具逐根测量。

6.3 钢管的内外表面应在充分照明条件下逐根目视检查。

6.4 钢管其他检验项目的取样方法和试验方法应符合表5的规定。

表 5 钢管检验项目的取样数量、取样方法和试验方法

序号 检验项目 取样数量 取样方法 试验方法
1 化学成分 每炉取1个试样 GB/T 20066 见6.1
2 拉伸 每批在两根钢管上各取1个试样 GB/T 2975 GB/T 228.1
3 硬度 每批在两根钢管上各取1个试样 GB/T 230.1、GB/T 231.1 GB/T 230.1、GB/T 231.1
4 冲击 协议 GB/T 2975 GB/T 229
5 液压 逐根 GB/T 241
6 涡流 逐根 GB/T 7735—2016
7 压扁 每批在两根钢管上各取1个试样 GB/T 246 GB/T 246
8 扩口 每批在两根钢管上各取1个试样 GB/T 242 GB/T 242
9 金相 每批在两根钢管上各取1个试样 GB/T 13305 GB/T 13305
10 晶间腐蚀 每批在两根钢管上各取1个试样 GB/T 4334—2020 GB/T 4334—2020
11 点腐蚀 每批在两根钢管上各取1个试样 GB/T 17897 GB/T 17897、见5.10
12 超声检测 逐根 GB/T 5777—2019
13 弹性模量 协议 协议 协议
14 热膨胀系数 协议 协议 协议
15 有害沉淀相 协议 协议 协议
16 高温拉伸 协议 GB/T 2975 GB/T 228.2

7 检验规则

7.1 检查和验收

钢管的检查和验收由供方进行。

7.2 组批规则

7.2.1 钢管按批检查和验收。

7.2.2 若钢管在切成单根后不再进行热处理,则从一根热处理后的钢管截取的所有管段都应视为一根。

7.2.3 每批应由同一牌号、同一炉号、同一规格和同一热处理制度(炉次)的钢管组成。每批钢管的数量应不超过如下规定:

  • D≤76 mm且S≤3 mm:500根;
  • D>351 mm:50根;
  • 其他尺寸:200根。

7.3 取样数量和取样方法

每批钢管各项检验的取样数量应符合表5的规定。

7.4 复验与判定规则

钢管的复验与判定规则应符合GB/T 2102的规定。

8 包装、标志和质量证明书

钢管的包装、标志和质量证明书应符合GB/T 2102的规定。

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附 录 A(资料性附录) 部分牌号的高温力学性能

表A.1列出了部分牌号钢管在固溶状态下的高温规定塑性延伸强度。

表 A.1 部分牌号高温规定塑性延伸强度

序号 统一数字代号 牌号 Rp0.2/MPa 不小于
50℃ 100℃ 150℃ 200℃ 250℃
1 S21953 022Cr19Ni5Mo3Si2N 430 370 350 330 325
2 S22253 022Cr22Ni5Mo3N 415 360 335 310 295
3 S22053 022Cr23Ni5Mo3N 415 360 335 310 295
4 S23043 022Cr23Ni4MoCuN 370 330 310 290 280
5 S25203 022Cr24Ni7Mo4CuN 485 450 420 400 380
6 S25073 022Cr25Ni7Mo4N 530 480 445 420 405
7 S27603 022Cr25Ni7Mo4WCuN 502 450 420 400 380
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