鋼是應用最廣泛的工程材料。按化學成分，鋼可以分為碳鋼和合金鋼兩大類。碳鋼是含碳量低于2.16%的鐵、碳合金，此外，還有少量錳、硅、硫、磷等雜質元素。合金鋼則是在碳鋼基礎上，為了獲得某些特定性能，在鋼的冶煉過程中有目的地加人某些元素。不(bu)銹鋼(gang)也屬于合金鋼。
1. 碳(tan)鋼的分類
鋼材的分類(lei)方法有以下幾種(zhong)。
①. 按化學成分分類
a. 低碳鋼(gang) 含碳量小于0.25%.
b. 中碳鋼 含碳量(liang)在0.25%~0.55%.
c. 高(gao)碳(tan)鋼(gang) 含碳(tan)量大于0.55%.
②. 按用(yong)途分類
a. 碳(tan)素結構(gou)(gou)鋼 含(han)碳(tan)量0.7%以下的工程結構(gou)(gou)和機械零件用鋼。
b.碳素工具(ju)鋼 含碳量0.7%以上，用于制造各種(zhong)工具(ju)、量具(ju)和刃(ren)具(ju)的鋼材。
在后(hou)面的(de)(de)“碳(tan)鋼(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)及(ji)性能”部(bu)分(fen)，介紹了常用鋼(gang)材的(de)(de)牌(pai)號(hao)。鋼(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)并沒有一定由(you)幾部(bu)分(fen)組成(cheng)的(de)(de)規定。有的(de)(de)資料中(zhong)曾以(yi)碳(tan)素(su)工(gong)具鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)T8MnA為例，說碳(tan)素(su)工(gong)具鋼(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)由(you)四(si)部(bu)分(fen)組成(cheng)，其實這只是(shi)一個特例，根據《碳(tan)素(su)工(gong)具鋼(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)、成(cheng)分(fen)》GB 1298-1999的(de)(de)規定，其牌(pai)號(hao)大部(bu)分(fen)由(you)兩部(bu)分(fen)或三部(bu)分(fen)組成(cheng)。因(yin)此，認為碳(tan)素(su)工(gong)具鋼(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)一定由(you)四(si)部(bu)分(fen)組成(cheng)是(shi)一個誤解，如果廣義(yi)地認為鋼(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)由(you)幾部(bu)分(fen)組成(cheng)也是(shi)不(bu)合適的(de)(de)。
③. 按質量分類
a. 普(pu)通碳素鋼 硫含(han)量不(bu)(bu)大于(yu)0.055%,磷含(han)量不(bu)(bu)大于(yu)0.045%,是應用最廣泛(fan)的鋼材品(pin)種(zhong)。
b. 優質碳素鋼 硫(liu)(liu)、磷(lin)含量(liang)比普(pu)通碳素鋼低(di)，硫(liu)(liu)不大于0.045%,磷(lin)不大于0.04%.
c.高級優質(zhi)碳素鋼 硫、磷(lin)含(han)量很低(di)，硫不大于0.03%,磷(lin)不大于0.035%.
④. 按冶(ye)煉方法分(fen)類(lei)
a. 沸騰鋼
在熔煉(lian)末期不完全脫氧(yang)，鋼(gang)(gang)液中(zhong)含有相當數量的(de)氧(yang)化(hua)鐵,在澆(jiao)注凝固時，碳(tan)(tan)和氧(yang)化(hua)鐵發(fa)生反(fan)應，鋼(gang)(gang)液中(zhong)不斷(duan)析出一氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)而(er)沸騰，稱(cheng)為(wei)沸騰鋼(gang)(gang)。這種鋼(gang)(gang)成(cheng)本(ben)較低，成(cheng)材率(lv)高，表層有一定厚度(du)的(de)致密層，軋成(cheng)鋼(gang)(gang)板質量較好。但由于(yu)其內部組織不致密、不均勻，其沖擊韌性較差，不能用于(yu)制造重要的(de)機械(xie)零(ling)件。
b. 鎮靜鋼
鋼(gang)液在澆(jiao)注前經過完(wan)全(quan)脫氧，凝固時不沸騰，稱鎮(zhen)靜鋼(gang)，其組織(zhi)致密(mi)，質量較好(hao)，但成材率較沸騰鋼(gang)低(di)。
c.半鎮靜鋼
脫氧程度介于沸騰鋼(gang)和鎮靜鋼(gang)之間(jian)的(de)鋼(gang)。
2. 碳鋼的牌(pai)號及性能
管(guan)道工(gong)程中大量(liang)使用的(de)(de)焊接鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)和(he)(he)管(guan)道型鋼(gang)(gang)(gang)(gang)支架、法蘭，從化學成(cheng)分方面講(jiang)屬(shu)于低(di)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，從質(zhi)量(liang)方面講(jiang)屬(shu)于普通碳素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，因此可以統(tong)稱(cheng)為碳素(su)結構(gou)(gou)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。普通無(wu)縫鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)采(cai)用優(you)質(zhi)碳素(su)結構(gou)(gou)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。低(di)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有較好(hao)的(de)(de)強度(du)、塑性、韌性。低(di)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)可焊性在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)和(he)(he)金屬(shu)材(cai)料中是最(zui)好(hao)的(de)(de)，中碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)次之，高碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)最(zui)差(cha)。下面介紹管(guan)道施工(gong)中接觸較多的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)。
①. 碳(tan)素(su)結構鋼
碳素結構鋼(gang)的牌號由四部(bu)(bu)分組成：代表(biao)屈服(fu)點(dian)(dian)的字母(mu)Q、屈服(fu)點(dian)(dian)的數值（單位為MPa)、質量等級(ji)符(fu)(fu)號（A、B、C、D)及脫(tuo)氧方法(fa)符(fu)(fu)號（F、B、Z、TZ,分別表(biao)示沸騰鋼(gang)、半鎮(zhen)(zhen)靜鋼(gang)、鎮(zhen)(zhen)靜鋼(gang)和特殊(shu)鎮(zhen)(zhen)靜鋼(gang)），在(zai)實際工作中，并不一(yi)定要(yao)全(quan)部(bu)(bu)標注(zhu)以上四個部(bu)(bu)分，第三部(bu)(bu)分和第四部(bu)(bu)分有時會省略。
碳素結(jie)構鋼(gang)中(zhong)，Q235最(zui)為(wei)常用，相(xiang)當(dang)于舊牌號(hao)A3鋼(gang)。Q235A表示只能(neng)保(bao)(bao)證鋼(gang)材的力(li)學(xue)性(xing)能(neng)，化(hua)學(xue)成分(fen)除硅、硫(liu)、磷外，其他成分(fen)不予保(bao)(bao)證。如(ru)鋼(gang)號(hao)為(wei)Q235B(或(huo)C、D),則力(li)學(xue)性(xing)能(neng)和(he)各自不同的化(hua)學(xue)成分(fen)都要保(bao)(bao)證。Q235的A、B、C、D質量等級，其屈(qu)服強(qiang)度和(he)伸長(chang)率(lv)的要求基本(ben)相(xiang)同。
碳(tan)素結構鋼的化學成分和主要(yao)力學性(xing)能(neng)分別(bie)見(jian)表1-22和表1-23。
②. 優質(zhi)碳素結構(gou)鋼
優(you)質(zhi)(zhi)碳(tan)素(su)結構鋼中，硫、磷含量(liang)均(jun)限制在0.035%以(yi)下，非金屬夾雜(za)物也(ye)較少，其牌(pai)號(hao)用兩位數(shu)字表示，該兩位數(shu)表示鋼中平均(jun)含碳(tan)量(liang)的(de)萬分數(shu)，如45優(you)質(zhi)(zhi)碳(tan)素(su)鋼，表示其平均(jun)含碳(tan)量(liang)為0.45%.無(wu)縫鋼管(guan)的(de)常用牌(pai)號(hao)為10、20優(you)質(zhi)(zhi)碳(tan)素(su)鋼，其平均(jun)含碳(tan)量(liang)分別為0.10%和0.20%.
優質碳素(su)結構鋼按含(han)(han)錳(meng)(meng)量(liang)(liang)不同分為(wei)普(pu)通(tong)含(han)(han)錳(meng)(meng)量(liang)(liang)（0.25%~0.8%)及較高含(han)(han)錳(meng)(meng)量(liang)(liang)（0.7%~1.2%)兩組。含(han)(han)錳(meng)(meng)較多的一組，在其(qi)(qi)牌號數字(zi)后加Mn,如50Mn,50表示(shi)其(qi)(qi)含(han)(han)碳量(liang)(liang)約0.50%,經查閱有(you)關技術參數，其(qi)(qi)含(han)(han)錳(meng)(meng)量(liang)(liang)在0.7%~1.0%.
常用(yong)牌號的優(you)質(zhi)碳(tan)素結構鋼的化(hua)學成分和(he)力學性能(neng)分別見表1-24、表1-25。
③. 鑄鋼
鑄(zhu)鋼通常(chang)用(yong)于制(zhi)造形狀復雜，難以鍛造，而且(qie)對強度要求較高(gao)的(de)零件(jian)，如中(zhong)高(gao)壓閥(fa)門的(de)閥(fa)體(ti)。鑄(zhu)鋼牌號用(yong)其(qi)(qi)漢語(yu)拼(pin)音字(zi)頭和含(han)碳(tan)量的(de)萬分數表(biao)示(shi)，如ZG20,表(biao)示(shi)20鑄(zhu)鋼，其(qi)(qi)平均含(han)碳(tan)量約(yue)為0.20%.鑄(zhu)鋼的(de)鑄(zhu)造性能比(bi)鑄(zhu)鐵和其(qi)(qi)他有色金屬(shu)合(he)金的(de)的(de)，性能差。
3. 合金鋼
合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)就(jiu)是(shi)(shi)在(zai)(zai)碳素(su)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)基礎上，在(zai)(zai)冶煉時有目(mu)的(de)(de)地加入一(yi)些元素(su)，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦(tai)（Ti)等，從而改(gai)善鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)某些性(xing)能(neng)(neng)或獲得某些工程(cheng)需要的(de)(de)特殊性(xing)能(neng)(neng)。不銹鋼(gang)(gang)(gang)、合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)、耐熱(re)鋼(gang)(gang)(gang)等屬(shu)于特殊性(xing)能(neng)(neng)鋼(gang)(gang)(gang)。管道(dao)工程(cheng)中應用(yong)較多的(de)(de)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管材是(shi)(shi)低合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)和不銹鋼(gang)(gang)(gang)。通常所說的(de)(de)合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管道(dao)，一(yi)般是(shi)(shi)指低合(he)金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)管。
①. 低(di)合金鋼
低(di)(di)合(he)金鋼的(de)含碳量較低(di)(di)，一般(ban)在0.1%~0.2%,通常以(yi)錳(meng)為主要合(he)金元(yuan)素(su)，含量為0.8%~1.8%,還加(jia)入一些少(shao)量的(de)合(he)金元(yuan)素(su)。低(di)(di)合(he)金鋼牌號(hao)以(yi)數(shu)字(zi)和主要合(he)金元(yuan)素(su)的(de)符號(hao)表示，如16Mn、16MnR.16MnR是用于(yu)壓(ya)力容(rong)器(qi)的(de)專用鋼。
②. 不(bu)銹鋼(gang)
能抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹鋼，不銹鋼屬于合金鋼中特殊性能鋼，所謂特殊性能鋼，是指有特殊的物理化學性能，如耐熱、耐腐蝕、耐磨、超強度等。
管道工(gong)程中常(chang)用的(de)(de)是鉻(ge)(ge)鎳(nie)(nie)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)鉻(ge)(ge)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。鉻(ge)(ge)鎳(nie)(nie)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)含碳(tan)量較(jiao)(jiao)低，含鉻(ge)(ge)約為18%,含鎳(nie)(nie)大于8%,俗稱18-8型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。這(zhe)種不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在常(chang)溫下(xia)無磁性，經過(guo)1100~1200℃高(gao)溫淬火后，塑性很好，適合進行冷加工(gong)，但其切(qie)削加工(gong)性能(neng)不好。18-8型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)有較(jiao)(jiao)好的(de)(de)耐熱(re)性，能(neng)在高(gao)溫下(xia)保持較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)強度。它最大的(de)(de)缺(que)點是加熱(re)到1100℃之后緩慢冷卻過(guo)程中，或者在450~850℃長時間加熱(re)時，奧(ao)氏(shi)體(ti)晶體(ti)內多(duo)余(yu)的(de)(de)碳(tan)被析出(chu)，并以(yi)碳(tan)化(hua)(hua)鉻(ge)(ge)的(de)(de)形式存在于奧(ao)氏(shi)體(ti)晶界(jie)的(de)(de)邊沿。碳(tan)化(hua)(hua)鉻(ge)(ge)中含鉻(ge)(ge)甚高(gao)，而鉻(ge)(ge)來自晶體(ti)表層，故在靠近晶界(jie)的(de)(de)晶粒表面形成(cheng)貧鉻(ge)(ge)，使其耐腐(fu)蝕性能(neng)和(he)力(li)學性能(neng)明(ming)顯(xian)降(jiang)低。
含(han)有穩定(ding)元(yuan)素鈦、鈮的18-8不銹鋼，經(jing)過穩定(ding)化(hua)處理，可以避免形成(cheng)碳(tan)化(hua)鉻，從而也就避免了(le)晶間腐(fu)蝕，但非穩定(ding)型18-8不銹鋼不適用這種處理方法。
關于(yu)(yu)18-8不(bu)銹(xiu)鋼的最(zui)低(di)和(he)最(zui)高(gao)工(gong)(gong)作溫度(du)，有(you)(you)的資料(liao)中(zhong)認為是－196~700℃,多數技(ji)術資料(liao)中(zhong)沒有(you)(you)涉及，這主要是因為這類極(ji)端的數值要受多方(fang)面條件(jian)的制約，不(bu)能一概而論。顯(xian)而易見(jian)，其最(zui)高(gao)工(gong)(gong)作溫度(du)必須低(di)于(yu)(yu)可能產生晶間腐(fu)蝕的溫度(du)，在(zai)較高(gao)的工(gong)(gong)作溫度(du)下(xia)，管材的許用應力會顯(xian)著降低(di)。
③. 耐熱(re)鋼
金(jin)屬材料的耐熱性(xing)是指在高溫(wen)下兼有抗(kang)氧化(hua)與高溫(wen)強度(du)的綜合性(xing)能，它包括抗(kang)氧化(hua)鋼(gang)和熱強鋼(gang)兩類。
抗(kang)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋼(gang)(gang)是(shi)在鋼(gang)(gang)中加入一定量的(de)鉻、硅(gui)、鋁等元(yuan)素(su)，它們與氧(yang)的(de)親和力大，故(gu)優先氧(yang)化(hua)(hua)(hua)，在鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)表面形成(cheng)一層致(zhi)密(mi)的(de)高(gao)熔(rong)點(dian)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜，使(shi)鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)與外(wai)界的(de)高(gao)溫汽(qi)化(hua)(hua)(hua)氣體隔絕，從而避免(mian)進一步氧(yang)化(hua)(hua)(hua)。常用(yong)的(de)抗(kang)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋼(gang)(gang)有鐵(tie)素(su)體鋼(gang)(gang)（如2Cr25Ni、0Cr13Al)和奧氏體鋼(gang)(gang)（如0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等）兩種類別，其最(zui)高(gao)使(shi)用(yong)溫度在1000℃左右(you)。
熱(re)(re)強鋼(gang)(gang)是在(zai)鋼(gang)(gang)中加(jia)入(ru)鉻、鉬(mu)、鎢、釩、硅(gui)等元素，除提高(gao)(gao)鋼(gang)(gang)材的高(gao)(gao)溫強度(du)外，也提高(gao)(gao)其高(gao)(gao)溫抗氧(yang)化性(xing)。常用的熱(re)(re)強鋼(gang)(gang)有珠(zhu)光體(ti)鋼(gang)(gang)（如12CrMo、15CrMo,抗氧(yang)化最(zui)高(gao)(gao)使用溫度(du)為(wei)580℃)、馬氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)（如1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等，抗氧(yang)化最(zui)高(gao)(gao)使用溫度(du)為(wei)750~800℃,熱(re)(re)強性(xing)最(zui)高(gao)(gao)使用溫度(du)為(wei)480~540℃)、奧氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)（如0Cr8Ni11Ti,抗氧(yang)化最(zui)高(gao)(gao)使用溫度(du)為(wei)850℃,熱(re)(re)強性(xing)最(zui)高(gao)(gao)使用溫度(du)為(wei)850℃).
