不锈钢管道市场前景广阔，如何应对发展？

我国是不锈钢管需求量巨大的国家，未来市场巨大，需求旺盛，据2013年统计，全国建筑给排水管道约3200亿元，供水管道约1600亿元，目前薄壁不锈钢供水管市场仅占30%，尽管全球GDP超过1000亿，但不锈钢管的市场普及率还很低，在美国、德国、日本，不锈钢供水管普及率都在80%以上。

未来我国不锈钢管材市场将迎来快速发展，如何应对发展？本文通过不锈钢材料、成型工艺、壁厚变化、固溶（热处理）工艺等对不锈钢管件性能和使用寿命的影响因素进行分析，以便企业更好地借鉴，生产出优质的管件；让用户更多地了解和选择质量好、性能优的产品，加速不锈钢管道系统在多领域的应用。

1、影响不锈钢管件性能和寿命的因素

不锈钢水管使用寿命长，从国外不锈钢管的使用情况来看，不锈钢水管的使用寿命可达100年，至少70年，与建筑物同寿命。不锈钢管材及管件最突出的优点就是耐腐蚀，如果在使用过程中正确使用和保养不锈钢管，可以有效延长其使用寿命。

1、材质对管件使用寿命的影响

304与304L不锈钢的主要区别在于304的C（碳）含量≤0.08%，而304L的C含量≤0.03%；316的NI（镍）含量比304L高1%-2%，主要是降低了Cr（铬）含量，增加了2%-3%的Mo（钼），所以它们的耐腐蚀性能和耐腐蚀环境不同。L代表低碳，如304L比304含碳量低，H和S代表耐高温性能，如310S耐高温性能比310好，304H比304耐热，316、316L都是耐腐蚀性较强的船用材料。304不锈钢有初级料和次级料两种，次级料是钢厂的劣质品。主要区别是：二级料的表面，镍含量，厚薄不均等，价格比一级料便宜，钢厂稍加加工就会流入市场，但品质不稳定。

（二）成型工艺对管件性能及寿命的影响

“管材成型”是管材生产过程中最重要的一个步骤，由于管材在加工过程中应力不断增加，在力的作用下精度容易发生变化。

目前大多数管件生产厂家在成型工艺上主要采用“冷挤压”和“胀形”两种工艺，不同的生产工艺会造成管件的尺寸、壁厚、功能等各有不同，因此，采用哪种成型工艺对保持质量稳定、提高生产效率至关重要，下面就这两种工艺的特点进行介绍。

1、“冷挤压”工艺：将不锈钢管毛坯放入模具型腔内，通过固定在压力机上的冲头对毛坯施加压力，使不锈钢管变形，获得管件尺寸要求。主要特点：

（1）表面光滑。挤压件尺寸精度一般可达8～9级。若采用润滑，则其精度仅次于抛光面。用挤压方法制造的零件表面一般不需要进一步加工。

（2）冷挤压工序配备辅助手段，满足产品质量要求，如管件的“U型槽”和“三通拉口”，都是在挤压工序中通过加料成型，实现了“U型槽”和“三通拉口”的壁厚不减小，保证了产品的质量。

（3）冷挤压会在管件中产生拉应力。冷挤压工艺具有冷变形的特点，在挤压过程中，金属毛坯受到三维压力，变形后金属组织发生改变。

2、“胀形”工艺：胀形工艺是将高压液体、气体或固体软模通入管材内部，迫使管材发生塑性改变，以满足工件外形尺寸的要求。主要特点：

（1）胀形时，材料的变形局限于固定的模具内，质量稳定。 工件不会起皱，成形后的工件表面光滑、回弹小。

（2）胀形时，材料处于双向拉应力状态，在模具作用下，迫使管坯壁厚减小、表面积增大，以获得所需的几何形状。

（3）胀形时，管材的变形范围局限于变形区内，管材并不移动到变形区以外。例如管材U型槽的形成，就是通过管材的局部减薄来实现的。

（三）壁厚对管材连接及寿命的影响

薄壁不锈钢水管的壁厚是管材连接强度的关键，如果壁厚降低到安全系数以下，可靠性必然会下降好几个等级，其实管材的壁厚是为了保证管材连接的强度，同时壁厚还与各种环境下的抗震功能、管道抵抗外力冲击的性能、隐蔽工程中的使用寿命、耐腐蚀性能等有关。这里我们着重讲一下不锈钢管件的壁厚与连接、使用寿命的关系。

1、生产过程中壁厚变化对质量的影响

管件在生产过程中要经过切割、弯曲、成型（冷挤、扩口）等多道工序，其中影响壁厚的首要工序就是弯曲、成型等，不同的成型工艺对管件壁厚的影响也不同，其中以壁厚影响会比较大。

（1）管材弯曲对管件壁厚的影响。管材弯曲时，管材弯曲的形状变化是材料位移，是塑性变形的表面现象，变形的实质是管材外壁被拉长、变薄，而管材内壁被缩短、变厚。管壁的减薄量随材料硬化指数的增大而增大。

因此在设计管材弯曲、选择材料壁厚时，应考虑管材的延伸性能和弯曲后管材外侧减薄这一重要因素，选用合理壁厚的管材。否则，弯曲拉伸后很难保证外壁厚的尺寸要求。同时，弯曲半径的大小也会对壁厚产生很大的影响。

（2）胀形对管件壁厚的影响。管材胀形是在压力作用下使管材沿径向膨胀的工艺过程。胀形既可以实现管坯的局部胀形，也可以实现管坯的整体胀形。其变形过程可分为：“轴向不收缩”和“轴向收缩”两种变形方式。

（A）轴向无收缩变形：胀形部分完全由管坯壁厚局部减薄而形成，变形在管坯上端局部形成，管坯下端壁厚不减薄（见图1）。管三通的胀形为“轴向无收缩变形”。

图 1

图 2

（b）轴向收缩变形：在胀形部位管坯壁厚局部减薄时，管坯在轴向也存在一定的自由收缩（见图2）。局部减薄成形为“伴有轴向收缩的变形”。

2.壁厚对管道连接的影响

管件压接连接的原理：充分利用不锈钢的有效刚度和密封材料的弹性压缩比，用压接工具压接在管件U型槽的两侧，使管件和管道同时收缩变形（压成六角形），起到定位固定的作用，从而提高抗拉、抗旋转的能力，实现不锈钢管的有效连接。由此可知它是根据不锈钢本身的刚度，通过压接收缩的方式进行连接的，因此管材和管件的壁厚起着重要作用，如果管材和管件的壁厚不一致，刚度就会不一样，压应力就会不均匀。

例如压缩管材标准GB/T 19228.2-2011规定15.9mm系列Ⅱ管材壁厚为0.8mm（22.2mm管材壁厚为1.0mm）；而压缩管件标准GB/T 19228.1-2011规定相应规格的管件最小壁厚为0.6mm（22.2最小壁厚为0.8mm），管件最小壁厚允许比管材薄0.2mm，管件与管材的壁厚要求不一致。

管件的功能有：分支、弯曲、缩径、连接，起到的功能作用比较大，如果管件的壁厚和管材的壁厚不一致，就会造成刚性不一样，坡口壁厚太薄，会降低产品的质量和功能（如减小壁厚或者采用负公差管材，以降低产品价格，有的弯头外壁厚只有0.50-0.58mm之间，达不到产品质量和功能的要求），壁厚要求为0.6mm，而有些胀形工艺管件，U型槽的壁厚只有0.4mm多一点）。

3、使用过程中确认选择壁厚。

管件的作用是连接管道，使管道可以改变方向和直径，因此管材和管件一般是配套的，且有相同的壁厚要求。

（1）首先管材与管件的规格必须匹配；（2）管件与管材的壁厚必须一致，这对压接、焊接的安全可靠性起着重要作用；（3）检查弯头的壁厚是否在规定范围内；（4）检查“三通口”、“U型坡口”的壁厚，管壁过薄不能满足压接的强度要求，会留下隐患。

由于压接连接是依靠壁厚变形与紧固件形成密封的，太薄的管壁不能满足表面压接变形的强度要求，容易造成泄漏或渗漏事故。

（四）溶液工艺对防腐性能及使用寿命的影响

管材加工工艺会影响金属件的疲劳性能，影响金属疲劳性能的工序有：焊接、磨削、成型加工等，这些工序都会使管件产生拉应力，从而加速金属疲劳失效的发生，降低不锈钢的使用寿命。进行固溶处理（热处理）工序。

1、管件在成型、焊接后，可在1050℃左右的温度下进行应力释放，恢复不锈钢管件在生产过程中的应力和晶间变化，增强抗应力和晶间腐蚀的能力。

2、将不锈钢的硬度降低到220HV以下，改善疲劳性能，增加不锈钢的塑性和韧性，提高管件在夹紧安装时的安全性能。

3、恢复不锈钢表面自然光亮，更加美观自然。

2.不锈钢管件生产控制及改进

1、采购过程中控制不锈钢材料的质量

目前市场上原材料质量参差不齐，经常出现以次充好的情况。在原材料采购过程中，一定要严格把关，首先要对供应商进行评估和选择，要建立供应商的评估报告和质量记录，采购信息要清晰、齐全；其次要有生产厂家的质量检测报告。第三，采购回厂的材料要进行检测分析，建议从大型钢厂采购。

2、合理工艺及控制管件壁厚的技术措施

挤压成型最大的优点是“U型槽”、“三向拉口”等成型工艺在挤压过程中不会因物料填充而使管材壁厚减小，从而满足产品质量要求；胀形工艺的优点是加工性能比较稳定，表面光滑，回弹小，但缺点是管材壁厚变薄。

无论是挤压工艺还是胀管工艺，保证管壁厚度、保证质量都是前提，也是企业对成本、质量、技术要求的具体体现。在国内市场上，厂家经常会以过于便宜的价格向客户销售不锈钢管，大多以牺牲管材的壁厚和强度为代价，给薄壁不锈钢管的连接和安全带来隐患。

3、固溶处理是提高管件质量不可缺少的工艺

固溶处理工艺可以消除生产过程中产生的应力和晶间变化，大家都知道固溶处理虽然每吨会增加2600~2800元的成本，但它是提高耐腐蚀性能的重要措施，应该在管材成型工序完成后进行固溶处理，才能真正起到防护作用，不可省略。

3. 结论

未来我国不锈钢管市场将呈现快速增长态势，向多领域发展，这是目前的发展趋势，毫无疑问，企业如何应对发展，用好不锈钢材料、成型工艺、壁厚变化及固溶（热处理）等品质管理，还必须做好产品质量技术规范的贯彻和指导，使用户更好地了解产品的功能、使用和维护，加速不锈钢给水管的普及和提高市场占有率，推动不锈钢管在多领域的应用，是一项系统工程，需要各个环节、各个方面的配合和努力。

1、成本及性价比。不锈钢水管一次性投资成本约为普通镀锌管的2倍，比PPR等复合水管高50%左右，但如果考虑到建筑物整个寿命周期的成本，不锈钢水管的成本平均成本优势十分明显，不锈钢管的使用寿命一般为70年，镀锌管的使用寿命约为10年，更换管道的费用远高于原有的投资，不锈钢管是目前最合适的供水管道。

2、不锈钢管的壁厚。从安全性和经济性考虑，我们建议DN15-DN50的不锈钢管应采用GB/T19228.2-2011中规定的Ⅱ系列壁厚，DN65-DN100及以上的不锈钢管应采用GB/T19228.2-2011中规定的Ⅱ系列壁厚。对于薄壁不锈钢水管，GB/T19228.2-2011标准中规定的I系列壁厚是最佳选择。

3、安装使用后的防护。不锈钢具有非常好的耐腐蚀性能，如果不锈钢制品长期处于微酸性或者碱性的环境中，不锈钢也会受到腐蚀，这种腐蚀不但腐蚀不锈钢制品的表面，其中最大的就是腐蚀不锈钢制品的晶间组织。其次，高湿度环境也会腐蚀不锈钢，如果不锈钢长期处于高湿度的环境中，也会对不锈钢制品造成腐蚀。第三，在多尘的环境中，也会造成产品的腐蚀，降低不锈钢管的使用寿命。

4、注意管道试压所用水，试压时务必使用干净的自来水，严禁用工程污水或不干净的河水、井水或地下水，这些都会对不锈钢管道造成腐蚀。

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