T/CHIDA 305.4-2021 成品管道内壁堆焊熔敷耐磨管
译制单位：管道助手
中国重型机械工业协会标准
T/CHIDA 305.4-2021
成品管道内壁堆焊熔敷耐磨管
Weld overlay wear-resistant pipes for finished pipe inner walls
2021-12-20 发布
2022-03-01 实施
中国重型机械工业协会
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
5.1 一般要求
5.2 外观要求
5.3 尺寸及偏差
5.4 材料要求
5.5 熔敷层性能要求
5.6 结合性能要求
5.7 力学性能要求
5.8 水压试验要求
5.9 无损检测要求
6 试验方法
6.1 外观检查
6.2 尺寸检查
6.3 化学成分分析
6.4 硬度试验
6.5 磨损试验
6.6 结合强度试验
6.7 拉伸试验
6.8 冲击试验
6.9 水压试验
6.10 无损检测
7 检验规则
7.1 检验分类
7.2 出厂检验
7.3 型式检验
8 标志、包装、运输和贮存
附录 A (规范性附录) 熔敷层稀释率测定方法
附录 B (规范性附录) 熔敷层结合强度测定方法
参考文献
前言
本标准按照 GB/T 1.1-2020 给出的规则起草。
本标准由中国重型机械工业协会提出。
本标准由中国重型机械工业协会耐磨材料与耐磨件分会归口。
本标准起草单位：中国矿业大学、江苏山宝集团有限公司、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、安徽马钢耐磨材料有限公司、河北钢铁集团有限公司、宝武钢铁集团有限公司。
本标准主要起草人：李刚、王建华、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
本标准规定了成品管道内壁堆焊熔敷耐磨管的术语和定义、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、建材等行业输送磨蚀性介质的成品管道内壁堆焊熔敷耐磨管。
本标准不适用于管道端部局部堆焊的耐磨管。
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 1954 铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量方法
GB/T 3323 金属熔化焊焊接接头射线照相
GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第 1 部分：试验方法
GB/T 5617 钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定
GB/T 7735 钢管涡流探伤检验方法
GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证
GB/T 9711 石油天然气工业 管线输送系统用钢管
GB/T 11345 焊缝手工超声波检测方法和验收等级
GB/T 12606 钢管漏磁探伤方法
GB/T 24411 摩擦材料 磨损试验方法 定速式摩擦试验机法
GB/T 30574 机械安全 防护装置 固定式和活动式防护装置设计与制造一般要求
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
成品管道内壁堆焊熔敷耐磨管 weld overlay wear-resistant pipe for finished pipe inner wall
以无缝钢管或焊接钢管为基体，采用自动堆焊工艺在管道内壁连续熔敷一层耐磨合金材料形成的复合钢管。
3.2
熔敷层 weld overlay layer
采用堆焊工艺在钢管内壁形成的耐磨合金层。
3.3
稀释率 dilution rate
熔敷层中母材金属所占的质量百分比。
3.4
结合界面 bonding interface
熔敷层与钢管基体之间的冶金结合界面。
3.5
直管 straight pipe
轴线为直线的内壁堆焊熔敷耐磨管。
3.6
弯头 elbow
轴线为曲线的内壁堆焊熔敷耐磨管。
3.7
三通 tee
具有三个接口的内壁堆焊熔敷耐磨管。
3.8
异径管 reducer
两端直径不同的内壁堆焊熔敷耐磨管。
4 分类和标记
4.1 分类
内壁堆焊熔敷耐磨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
内壁堆焊熔敷耐磨管的标记由产品代号、公称直径、钢管壁厚、熔敷层厚度、长度和本标准编号组成。
示例：公称直径 DN100、钢管壁厚 6mm、熔敷层厚度 3mm、长度 6000mm 的内壁堆焊熔敷耐磨直管标记为：
WOP Z 100×6×3×6000 T/CHIDA 305.4-2021
5 要求
5.1 一般要求
5.1.1 内壁堆焊熔敷耐磨管应符合本标准的规定，并按经规定程序批准的图样和技术文件制造。
5.1.2 堆焊工艺应稳定，熔敷层应连续、均匀，无断焊、漏焊现象。
5.1.3 堆焊过程中应采取措施防止钢管变形，钢管的圆度和直线度应符合设计要求。
5.2 外观要求
5.2.1 钢管外表面应光滑，无裂纹、凹陷、变形等缺陷，焊缝应平整，无气孔、夹渣等缺陷。
5.2.2 熔敷层表面应平整，无裂纹、气孔、夹渣、未熔合等缺陷，焊道过渡应平滑，焊道高度差不应大于 1mm。
5.2.3 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°。
5.2.4 熔敷层表面不应有明显的飞溅物和氧化皮。
5.3 尺寸及偏差
5.3.1 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
公称直径 DN | 钢管外径 D | 钢管壁厚 δ | 熔敷层厚度 t | 长度 L |
50 | 57 | 4.0~8.0 | 2.0~5.0 | 1000~12000 |
65 | 76 | 4.0~8.0 | 2.0~5.0 | 1000~12000 |
80 | 89 | 4.0~10.0 | 2.0~6.0 | 1000~12000 |
100 | 108 | 4.0~12.0 | 2.0~6.0 | 1000~12000 |
125 | 133 | 4.5~12.0 | 2.5~6.0 | 1000~12000 |
150 | 159 | 4.5~14.0 | 2.5~7.0 | 1000~12000 |
200 | 219 | 5.0~16.0 | 2.5~7.0 | 1000~12000 |
250 | 273 | 6.0~18.0 | 3.0~8.0 | 1000~12000 |
300 | 325 | 6.0~20.0 | 3.0~8.0 | 1000~12000 |
350 | 377 | 7.0~22.0 | 3.0~9.0 | 1000~12000 |
400 | 426 | 8.0~24.0 | 3.5~9.0 | 1000~12000 |
450 | 480 | 8.0~26.0 | 3.5~10.0 | 1000~12000 |
500 | 530 | 9.0~28.0 | 3.5~10.0 | 1000~12000 |
600 | 630 | 10.0~30.0 | 4.0~12.0 | 1000~12000 |
700 | 720 | 11.0~32.0 | 4.0~12.0 | 1000~12000 |
800 | 820 | 12.0~34.0 | 4.5~15.0 | 1000~12000 |
900 | 920 | 13.0~36.0 | 4.5~15.0 | 1000~12000 |
1000 | 1020 | 14.0~40.0 | 5.0~20.0 | 1000~12000 |
5.3.2 钢管外径允许偏差为 ±1.0%，钢管壁厚允许偏差为 + 12.5%~-10.0%。
5.3.3 熔敷层厚度允许偏差为 + 0.5mm~-0.3mm，同一截面上熔敷层厚度差不应大于 0.5mm。
5.3.4 直管长度允许偏差为 ±20mm。
5.3.5 弯头、三通、异径管的尺寸及偏差应符合设计要求。
5.4 材料要求
5.4.1 钢管基体材料应采用 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。
5.4.2 熔敷层材料应采用高铬铸铁、镍基合金、钴基合金或其他耐磨合金材料，其化学成分应符合表 2 的规定。
表 2 熔敷层常用材料化学成分 (质量分数)
材料类型 | C | Cr | Ni | Mo | Si | Mn | 其他 |
高铬铸铁型 | 2.5~4.5 | 20~30 | ≤2.0 | ≤2.0 | ≤1.5 | ≤2.0 | 适量 |
镍基合金型 | 0.1~1.0 | 15~30 | 余量 | 3~10 | ≤1.5 | ≤2.0 | 适量 |
钴基合金型 | 0.5~2.0 | 20~30 | ≤10.0 | 5~15 | ≤1.5 | ≤2.0 | 适量 |
5.5 熔敷层性能要求
5.5.1 熔敷层的硬度应符合表 3 的规定。
表 3 熔敷层硬度要求
材料类型 | 硬度 (HRC) |
高铬铸铁型 | 55~65 |
镍基合金型 | 35~45 |
钴基合金型 | 40~50 |
5.5.2 熔敷层的磨损量不应大于 0.08g/cm²，试验条件为：载荷 196N，转速 200r/min，时间 30min。
5.5.3 熔敷层的稀释率不应大于 10%。
5.5.4 熔敷层的有效厚度不应小于设计厚度的 90%。
5.6 结合性能要求
5.6.1 熔敷层与钢管基体之间应形成冶金结合，结合强度不应小于 200MPa。
5.6.2 熔敷层与钢管基体之间应无分层、脱壳现象，结合界面应无裂纹、未熔合等缺陷。
5.7 力学性能要求
5.7.1 复合钢管的拉伸强度不应小于钢管母材的拉伸强度。
5.7.2 复合钢管的冲击韧性不应小于钢管母材冲击韧性的 70%。
5.8 水压试验要求
5.8.1 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。
5.8.2 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。
5.9 无损检测要求
5.9.1 熔敷层应进行 100% 渗透检测，不得有裂纹、未熔合等缺陷。
5.9.2 钢管基体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。
5.9.3 当用户有要求时，可进行射线检测或超声波检测，射线检测不应低于 GB/T 3323 规定的 Ⅱ 级质量，超声波检测不应低于 GB/T 11345 规定的 Ⅰ 级质量。
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，必要时可采用 5~10 倍放大镜检查。
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。熔敷层厚度采用超声波测厚仪测量，精度不应低于 0.1mm。
6.3 化学成分分析
按 GB/T 4336 的规定执行，在熔敷层表面下 1mm 处取样进行分析。
6.4 硬度试验
按 GB/T 4340.1 的规定执行，在熔敷层表面下 0.5mm 处测量，每个试样测量 5 点，取平均值。
6.5 磨损试验
按 GB/T 24411 的规定执行，试样尺寸为 φ30mm×10mm，磨损面为熔敷层表面。
6.6 结合强度试验
按附录 B 的规定执行。
6.7 拉伸试验
按 GB/T 228.1 的规定执行，试样应包含熔敷层和钢管基体。
6.8 冲击试验
按 GB/T 229 的规定执行，采用 V 型缺口试样，缺口应开在钢管基体侧。
6.9 水压试验
按 GB/T 8163 的规定执行。
6.10 无损检测
6.10.1 渗透检测按 JB/T 6062 的规定执行。
6.10.2 涡流探伤按 GB/T 7735 的规定执行。
6.10.3 射线检测按 GB/T 3323 的规定执行。
6.10.4 超声波检测按 GB/T 11345 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 每根内壁堆焊熔敷耐磨管应进行出厂检验，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、熔敷层厚度、硬度、水压试验、渗透检测、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 每根内壁堆焊熔敷耐磨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) 熔敷层材料牌号；
e) 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 内壁堆焊熔敷耐磨管应采用捆扎包装，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，防止损伤熔敷层。
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) 熔敷层稀释率测定方法
A.1 原理
采用化学分析方法分别测定熔敷层和母材的化学成分，通过计算得出熔敷层的稀释率。
A.2 仪器设备
A.2.1 直读光谱仪，精度 ±0.01%。
A.2.2 切割机，用于切割试样。
A.2.3 砂纸，粒度为 180#、240#、400#、600#。
A.3 试样制备
A.3.1 从堆焊熔敷耐磨管上截取长度为 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 用砂纸打磨试样表面，去除氧化皮和飞溅物。
A.4 试验步骤
A.4.1 用直读光谱仪分别测定母材和熔敷层的化学成分，每个试样测量 3 点，取平均值。
A.4.2 选择一种在母材和熔敷层中含量差异较大的元素作为示踪元素，通常选择铬元素。
A.5 结果计算
熔敷层稀释率按式 (A.1) 计算：
式中：
D—— 熔敷层稀释率，%；
C_b—— 母材中示踪元素的含量，%；
C_w—— 熔敷层中示踪元素的实际含量，%；
C_m—— 熔敷材料中示踪元素的原始含量，%。
取 3 个试样稀释率的算术平均值作为试验结果，保留一位小数。
A.6 结果评定
当熔敷层稀释率符合本标准 5.5.3 的规定时，判定稀释率合格；否则，判定为不合格。
附录 B (规范性附录) 熔敷层结合强度测定方法
B.1 原理
采用拉伸试验方法，测量熔敷层与钢管基体分离时的最大拉力，计算出结合强度。
B.2 仪器设备
B.2.1 万 能材料试验机，精度 1%，量程 0kN~100kN。
B.2.2 切割机，用于切割试样。
B.2.3 车床，用于加工试样。
B.3 试样制备
B.3.1 从堆焊熔敷耐磨管上截取长度为 50mm 的环形试样。
B.3.2 将环形试样加工成外径为 φ50mm、内径为 φ30mm 的圆环试样。
B.3.3 在圆环试样的外表面加工出 M48×2 的螺纹，用于与试验机夹具连接。
B.3.4 在圆环试样的内表面加工出一个深度为熔敷层厚度的环形槽，使熔敷层与基体在槽底处分离。
B.4 试验步骤
B.4.1 将试样安装在万 能材料试验机的上下夹具之间，确保试样的轴线与夹具的中心线重合。
B.4.2 以 1mm/min 的速率施加拉力，直至熔敷层与钢管基体完全分离。
B.4.3 记录最大分离力。
B.5 结果计算
熔敷层结合强度按式 (B.1) 计算：
式中：
τ—— 熔敷层结合强度，单位为兆帕 (MPa)；
F—— 最大分离力，单位为牛 (N)；
A—— 熔敷层与基体的结合面积，单位为平方毫米 (mm²)。
取 3 个试样结合强度的算术平均值作为试验结果，保留一位小数。
B.6 结果评定
当熔敷层结合强度符合本标准 5.6.1 的规定时，判定结合强度合格；否则，判定为不合格。
参考文献
[1] GB/T 1.1-2020 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
[5] JB/T 6062-2007 无损检测 渗透检测和磁粉检测 观察条件