YB/T 4879-2020

YB/T 4879-2020 陶瓷内衬复合钢管

译制单位：管道助手

中华人民共和国黑色冶金行业标准

YB/T 4879-2020

陶瓷内衬复合钢管

Ceramic-lined composite steel pipes

2020-12-09 发布
2021-04-01 实施

中华人民共和国工业和信息化部
发布

目次

前言
1 范围
2 规范性引用文件
3 术语和定义
4 分类和标记
5 要求
6 试验方法
7 检验规则
8 标志、包装、运输和贮存
附录 A (规范性附录) 陶瓷层厚度的测定方法
参考文献

前言

本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。

本标准由中国钢铁工业协会提出。

本标准由全国钢标准化技术委员会 (SAC/TC 183) 归口。

本标准起草单位：山东华星新材料科技有限公司、北京科技大学、中国钢研科技集团有限公司、山东钢铁集团有限公司、鞍钢集团有限公司、宝武钢铁集团有限公司、河北钢铁集团有限公司、江苏沙钢集团有限公司。

本标准主要起草人：王建华、李刚、张军、刘军、王静、张艳、赵勇、刘荣、孙涛、杨秋、韩德福、段文宇。

1 范围

本标准规定了自蔓延高温合成法生产的陶瓷内衬复合钢管的术语和定义、分类和标记、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。

本标准适用于冶金、矿山、电力、煤炭、化工等行业输送磨蚀性介质的陶瓷内衬复合钢管。

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。

GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 231.1 金属材料 布氏硬度试验 第 1 部分：试验方法
GB/T 699 优质碳素结构钢
GB/T 700 碳素结构钢
GB/T 8163 输送流体用无缝钢管
GB/T 12771 流体输送用不锈钢焊接钢管
GB/T 13298 金属显微组织检验方法
GB/T 17394.1 金属材料 里氏硬度试验 第 1 部分：试验方法
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 20125 低合金钢 多元素含量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法
GB/T 24411 摩擦材料 磨损试验方法 定速式摩擦试验机法
GB/T 3077 合金结构钢
GB/T 4336 碳素钢和中低合金钢 多元素含量的测定 火花放电原子发射光谱法 (常规法)
GB/T 6394 金属平均晶粒度测定方法
GB/T 7735 钢管涡流探伤检验方法
GB/T 9441 球墨铸铁金相检验
GB/T 9711 石油天然气工业 管线输送系统用钢管

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

陶瓷内衬复合钢管 ceramic-lined composite steel pipe
采用自蔓延高温合成法，在钢管内壁形成一层以氧化铝为主要成分的陶瓷层，陶瓷层与钢管之间通过冶金结合形成的复合钢管。

3.2

自蔓延高温合成法 self-propagating high-temperature synthesis method
利用铝热反应产生的高温，使反应物发生燃烧合成反应，生成陶瓷层的方法。

3.3

陶瓷层 ceramic layer
复合钢管内壁由氧化铝等陶瓷材料组成的耐磨层。

3.4

结合层 bonding layer
陶瓷层与钢管之间形成的冶金结合层。

3.5

直管 straight pipe
轴线为直线的陶瓷内衬复合钢管。

3.6

弯头 elbow
轴线为曲线的陶瓷内衬复合钢管。

3.7

三通 tee
具有三个接口的陶瓷内衬复合钢管。

3.8

异径管 reducer
两端直径不同的陶瓷内衬复合钢管。

4 分类和标记

4.1 分类

陶瓷内衬复合钢管按结构形式分为四类：

• 直管，代号 Z；

• 弯头，代号 W；

• 三通，代号 S；

• 异径管，代号 Y。

4.2 标记

陶瓷内衬复合钢管的标记由产品代号、公称直径、钢管壁厚、陶瓷层厚度、长度和本标准编号组成。

示例：公称直径 DN100、钢管壁厚 6mm、陶瓷层厚度 3mm、长度 6000mm 的陶瓷内衬复合直管标记为：
CLP Z 100×6×3×6000 YB/T 4879-2020

5 要求

5.1 外观

5.1.1 陶瓷内衬复合钢管的外表面应光滑，无裂纹、凹陷、变形等缺陷，焊缝应平整，无气孔、夹渣等缺陷。
5.1.2 陶瓷层表面应平整，无裂纹、剥落、空洞等缺陷，陶瓷层与钢管之间应结合牢固，无分层现象。
5.1.3 钢管两端应切割平整，端面与轴线的垂直度偏差不应大于 2°。

5.2 尺寸及偏差

5.2.1 直管的尺寸及偏差应符合表 1 的规定。

表 1 直管的尺寸及偏差 单位为毫米

5.2.2 钢管外径允许偏差为 ±1.0%，钢管壁厚允许偏差为 + 12.5%~-10.0%。
5.2.3 陶瓷层厚度允许偏差为 + 0.5mm~-0.3mm。
5.2.4 直管长度允许偏差为 ±20mm。
5.2.5 弯头、三通、异径管的尺寸及偏差应符合设计要求。

5.3 材料要求

5.3.1 钢管材料应采用 GB/T 699 规定的 20 号钢、GB/T 700 规定的 Q235B 钢、GB/T 8163 规定的 20 号钢或 GB/T 9711 规定的 L245 钢，也可采用其他符合要求的钢材。
5.3.2 陶瓷层的主要成分应为氧化铝 (Al₂O₃)，其含量不应小于 90%(质量分数)。

5.4 陶瓷层性能

5.4.1 陶瓷层的硬度不应小于 HV1000。
5.4.2 陶瓷层的磨损量不应大于 0.05g/cm²，试验条件为：载荷 196N，转速 200r/min，时间 30min。
5.4.3 陶瓷层的抗压强度不应小于 500MPa。
5.4.4 陶瓷层的抗弯强度不应小于 150MPa。

5.5 结合性能

5.5.1 陶瓷层与钢管之间的结合强度不应小于 30MPa。
5.5.2 陶瓷层与钢管之间应无分层现象，结合层厚度不应小于 0.1mm。

5.6 力学性能

5.6.1 复合钢管的拉伸强度不应小于钢管母材的拉伸强度。
5.6.2 复合钢管的冲击韧性不应小于钢管母材冲击韧性的 80%。

5.7 水压试验

5.7.1 复合钢管应进行水压试验，试验压力为设计压力的 1.5 倍，保压时间不少于 30min，无渗漏、无变形为合格。
5.7.2 当用户有要求时，可进行气密性试验，试验压力为设计压力的 1.1 倍，保压时间不少于 30min，无渗漏为合格。

5.8 无损检测

5.8.1 复合钢管的钢管部分应进行涡流探伤检验，探伤结果应符合 GB/T 7735 规定的 B 级要求。
5.8.2 当用户有要求时，可进行超声波探伤检验，探伤结果应符合相关标准的规定。

6 试验方法

6.1 外观检查

采用目视检查，在自然光下距离试样 0.5m 处观察。

6.2 尺寸检查

采用钢直尺、游标卡尺、千分尺等工具测量，精度不应低于 0.02mm。

6.3 陶瓷层厚度测定

按附录 A 的规定执行。

6.4 陶瓷层成分分析

按 GB/T 20123 和 GB/T 20125 的规定执行。

6.5 陶瓷层硬度测定

按 GB/T 17394.1 的规定执行，试验载荷为 9.8N。

6.6 陶瓷层磨损试验

按 GB/T 24411 的规定执行。

6.7 陶瓷层抗压强度测定

采用万 能材料试验机，将试样加工成 φ10mm×10mm 的圆柱体，以 0.5mm/min 的速率施加压力，直至试样破坏，记录最大压力，计算抗压强度。

6.8 陶瓷层抗弯强度测定

采用万 能材料试验机，将试样加工成 3mm×4mm×40mm 的长方体，跨距为 30mm，以 0.5mm/min 的速率施加三点弯曲载荷，直至试样破坏，记录最大弯曲力，计算抗弯强度。

6.9 结合强度测定

采用万 能材料试验机，将试样加工成 φ25mm×25mm 的圆柱体，以 0.5mm/min 的速率施加压力，直至陶瓷层与钢管分离，记录最大分离力，计算结合强度。

6.10 拉伸试验

按 GB/T 228.1 的规定执行。

6.11 冲击试验

按 GB/T 229 的规定执行，采用 V 型缺口试样。

6.12 水压试验

按 GB/T 8163 的规定执行。

6.13 气密性试验

按 GB/T 9711 的规定执行。

6.14 涡流探伤

按 GB/T 7735 的规定执行。

7 检验规则

7.1 检验分类

产品检验分为出厂检验和型式检验。

7.2 出厂检验

7.2.1 每根陶瓷内衬复合钢管应进行出厂检验，合格后方可出厂。
7.2.2 出厂检验项目应包括：外观、尺寸及偏差、陶瓷层厚度、水压试验、涡流探伤。
7.2.3 出厂检验的所有项目均合格时，判定该产品合格；如有一项不合格，应进行返修，返修后重新检验，仍不合格，则判定该产品不合格。

7.3 型式检验

7.3.1 凡有下列情况之一，应进行型式检验：
a) 新产品试制或老产品转厂生产时；
b) 正式生产后，如原材料、工艺、设备等有较大改变，可能影响产品性能时；
c) 产品停产 1 年后恢复生产时；
d) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；
e) 正常生产时，每两年应进行一次型式检验。
7.3.2 型式检验项目应包括本标准第 5 章规定的所有要求。
7.3.3 型式检验应从同一批产品中随机抽取 3 根进行检验，所有项目均合格时，判定该批产品合格；如有一项不合格，应加倍抽样进行复检，复检仍不合格，则判定该批产品不合格。

8 标志、包装、运输和贮存

8.1 标志

8.1.1 每根陶瓷内衬复合钢管应在明显位置设置永 久性标志，标志内容应包括：
a) 产品名称、标记；
b) 生产厂名称、地址；
c) 生产日期或批号；
d) 本标准编号。
8.1.2 产品包装上应标明：
a) 产品名称、标记；
b) 生产厂名称、地址；
c) 生产日期或批号；
d) 净重、毛重、外形尺寸；
e) 本标准编号；
f) 储运图示标志，应符合 GB/T 191 的规定。

8.2 包装

8.2.1 陶瓷内衬复合钢管应采用捆扎包装，每捆重量不应超过 5t。
8.2.2 产品的两端应采用塑料盖或橡胶盖保护，防止损伤陶瓷层。
8.2.3 包装箱内应附有产品合格证、使用说明书、装箱单等技术文件。

8.3 运输

8.3.1 产品在运输过程中应轻装轻卸，避免碰撞、抛摔和重压。
8.3.2 产品在运输过程中应采取防潮、防雨措施，避免阳光直射。
8.3.3 产品在运输过程中应固定牢靠，防止滑动和碰撞。

8.4 贮存

8.4.1 产品应贮存在干燥、通风、阴凉的仓库内，远离热源和火源。
8.4.2 产品应按规格、品种分类堆放，堆放高度不应超过 2m。
8.4.3 产品的贮存期不应超过 2 年，超过贮存期的产品应重新检验，合格后方可使用。

附录 A (规范性附录) 陶瓷层厚度的测定方法

A.1 原理

采用金相显微镜测量陶瓷层的厚度。

A.2 仪器设备

A.2.1 金相显微镜，放大倍数 100 倍～500 倍。
A.2.2 切割机，用于切割试样。
A.2.3 镶嵌机，用于镶嵌试样。
A.2.4 砂纸，粒度为 180#、240#、400#、600#、800#、1000#。
A.2.5 抛光机，配有抛光布和抛光剂。

A.3 试样制备

A.3.1 从陶瓷内衬复合钢管上截取长度为 20mm 的环形试样。
A.3.2 将环形试样沿径向切割成 4 个扇形试样。
A.3.3 将扇形试样镶嵌在环氧树脂中，使陶瓷层的横截面暴露出来。
A.3.4 依次用 180#、240#、400#、600#、800#、1000# 砂纸打磨试样，然后用抛光机抛光，直至试样表面无划痕。

A.4 试验步骤

A.4.1 将抛光后的试样放在金相显微镜的载物台上，调整放大倍数至 200 倍。
A.4.2 在每个扇形试样的陶瓷层横截面上均匀选取 5 个测量点，测量每个测量点的陶瓷层厚度。
A.4.3 记录每个测量点的厚度值。

A.5 结果计算

取 20 个测量点厚度的算术平均值作为该试样的陶瓷层厚度，保留一位小数。

A.6 结果评定

当陶瓷层厚度符合本标准表 1 的规定时，判定陶瓷层厚度合格；否则，判定为不合格。

参考文献

[1] GB/T 1.1-2009 标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写
[2] GB/T 8163-2018 输送流体用无缝钢管
[3] GB/T 9711-2017 石油天然气工业 管线输送系统用钢管
[4] GB/T 24411-2009 摩擦材料 磨损试验方法 定速式摩擦试验机法