工程机械液压缸用精密无缝钢管 编制说明

1《工程机械液压缸用精密无缝钢管》(征求意见稿)编制说明1工作概况根据国家标准化管理委员会国标委发[2021]28号文“国家标准化管理委员会关于下达2021年推荐性国家标准修订计划及相关标准外文版计划的通知”要求，《工程机械液压缸用精密无缝钢管》国家标准制定任务由徐工液压件有限公司、冶金工业信息标准研究院等单位承担，项目编号为20214296-T-605；国家标准外文版项目计划编号为：W20212071。1.2标准化对象简要情况高强韧性精密冷拔钢管作为大型和超大型工程机械必须的高强韧性、长行程液压缸核心零部件用关键基础材料。本项目涉及产品是工程机械液压缸，属于工程机械核心零部件，直接决定着装备的性能、水平、质量和可靠性。a.产品主要品种、产量及生产厂家产品主要是指工程机械液压缸用内孔直径在80~500mm，屈服强度在500~1000MPa，具有精密内径尺寸精度和高表面质量要求的冷拔无缝钢管。国内年需求钢管在500万吨以上，液压缸产值达到1000亿元。主要生产厂家包括：徐州徐工液压件有限公司、江苏恒立液压股份有限公司、宜昌中南精密钢管有限公司、无锡江南高精度冷拔管有限公司、江苏华程工业制管股份有限公司、江阴市洪腾机械有限公司、无锡大金高精度冷拔管有限公司、湖南长沙大力神液压工程有限公司等。b.产品主要用途及质量情况产品主要用途就是制造工程机械液压缸。我国工程机械制造水平居世界前列，已经大量出口世界各地，特别是一带一路沿线各国。但是，我国液压缸的制造能力还无法完全满足工程机械的发展需要，主要原因是受制于千吨级超大型工程机械所需的大直径、高强韧性、焊接性能好的精密无缝钢管。该材料国内原来一直无法生产，全部依赖进口。近年来，我国钢管生产厂家和下游工程机械用户联合开发了千吨级超大型工程机械液压缸用550MPa、720MPa、900MPa冷拔精密无缝钢管。该材料大量使用并获得专家与市场认可，以其优良特性、精密尺寸等特点，大幅度提高了工程机械设备的可靠性，并降低了油缸重量约10%。国内工程机械整机、液压缸(包括高精度冷拔钢管)也大量出口欧美与非洲、亚洲各国，特别是一带一路沿线国家。该产品与原GB/T32957—2016类似，并增加了对材料屈强比、残余应力试验要求。试验水平达到国外同类产品水平。产品的试验设备均为常用钢管试验设备与仪器，附录A增加了环切法测量钢管残余应力方法。2本标准项目符合《中国制造2025》和《2021年国家标准立项指南》之核心基础零部件、关键基础材料之强化基础领域标准体系建设要求；《装备制造业标准化和质量提升规划》：实施工业基础标准化和质量提升工程--系统制修订液压件等基础零部件标准。1.3主要参加单位和工作组成员及其所做的工作本标准由徐州徐工液压件有限公司、(其余暂略)等单位共同起草。主要成员：(暂略)。1.4主要工作过程起草阶段：2021年10月20日，接到标准制定任务后，全国钢标委钢管分委员会秘书处单位冶金工业信息标准研究院组织各起草单位成立了起草工作组，由徐州徐工液压件有限公司为组长单位，负责主要起草工作。标准编制工作组相继开展了工程机械液压缸用冷拔精密内径无缝钢管的科研、生产和市场需求调研，主要工作过程如下：①开展国内外相关工程机械液压缸用冷拔精密内径无缝钢管制造工艺、技术标准、采购协议等技术资料的收集和对比分析工作。②分析讨论国内外工程机械液压缸用冷拔精密内径无缝钢管的材料等级,化学成分,力学性能,非金属夹杂物,无损检测,几何尺寸精度等技术指标。③结合徐工集团工程机械液压缸用冷拔钢管开发应用情况,并调研三一重工、中联重工等大型工程机械企业对钢管的特性技术要求。④在上述工作基础上，确立编制标准的技术方案,制定原则、标准框架、标准主要内容。⑤主编单位于2023年5月完成了标准征求意见稿和编制说明的起草。征求意见阶段：2023年5月22日，全国钢标委钢管分委员会秘书处将征求意见稿发全体委员及相关单位正式开展征求意见，共计发函67家单位，并在国标委和“钢铁标准”网公开征求意见。至意见反馈截止时间，共计收到家单位反馈的条意见。编制组对反馈意见进行认真研究和讨论后，并进行了汇总处理，采纳条，部分采纳条，未采纳条。于2023年月提出了标准的送审稿，报全国钢标委钢管分技术委员会秘书处。主要起草人主要起草人：王家聪、(其余暂略)。其中徐州徐工液压件有限公司研究员级高级工程师王家聪担任编制组组长。承担工作如下：(1)调查与分析工程机械液压缸用冷拔精密内径无缝钢管应用现状和发展趋势，作为液压缸制造企业，徐工集团对影响工程机械精密冷拔管的原材料更加关注。国内一直没有专门用于工程机械使用的高强韧性冷拔材料，为此，他们与衡阳华菱钢管公司、湖北新冶钢钢管公司广泛交流合作，联合开发出适合工程机械液压缸使用的冷拔精密钢管新材料，并且发挥自身作为液气密行业协会副理事长单位的优势，广泛与液气密行业协会的液压缸制造厂家、主机厂家进行交流，致力于我国工程机械液压缸用冷拔精密内径无缝钢管技术的发展，满足工程机械行业需求，提高钢管质量一致性、稳定性、提高工程机械液压缸的可靠性，建设制造强国、质量强国。(2)积极向国标委提出建议和申请，编制《工程机械液压缸用精密无缝钢管》国家标准，规范产品的选材、生产、检测和验收，带动行业的规范发展。3(3)组织编写《工程机械液压缸用精密无缝钢管》国家标准各阶段标准文本(草案、征求意见稿、送审稿)，广泛听取行业专家意见，修改和完善标准内容。(4)验证标准指标的科学性，以及与应用领域的可行性。2标准编制原则根据工程机械液压缸用冷拔精密内径无缝钢管的生产情况和使用要求，制订以下编制原则：采标原则：参照相关的国家标准和国外先进标准，其指标应不低于国家标准和国外先进标准水平；先进原则：充分考虑国家产业发展政策，体现行业发展方向和国内工程机械液压缸用精密内径无缝钢管的产品实物质量水平；合理原则：综合考虑生产成本及原料资源的供应情况，应既符合生产实际情况又能最大限度满足使用要求，提高标准的市场适应能力；贸易原则：标准应为促进产品的国内外贸易创造条件。规范性原则：标准的编制严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求编写。3采标情况目前国外没有类似的标准，希望通过新标准的制定，引领国内新材料的研发，推动制定国际标准，支撑国内工程机械行业更好的服务一带一路国家战略。国内相关标准GB/T32957-2016《液压和气动系统设备用冷拔或冷轧精密内径无缝钢管》，主要技术内容差异包括以下几点：(1)适用范围不同：GB/T32957-2016适用于常规机械结构的液压和气动系统设备，本标准适用于超大型工程机械液压设备。(2)材料不同：GB/T32957-2016涉及牌号20、45、Q345B、25Mn、27SiMn，这些材料强度偏低。为了满足工程机械的轻量化需要，国内工程机械大量使用含V、Al等细化晶粒、提高产品韧性、改善材料焊接性能的新材料，国内最大、世界前4的工程机械行业领军企业——徐工集团已经开发出XG550、XG720、XG900等高强韧性新材料，满足工程机械特别是超大型工程机械的特殊需要。(3)内孔与壁厚精度要求不同：GB/T32957-2016规定的高精度冷拔钢管内孔椭圆度都在±0.20mm~±0.60mm，无法满足工程机械行业的加工要求。内孔尺寸精度高是冷拔管的最主要的特征，没有内孔的高精度指标，也就无法体现高精度冷拔钢管的优势。GB/T32957-2016壁厚允许偏差也不能满足工程机械要求，工程机械使用的钢管都是高强度薄壁钢管，一般壁厚都在10mm~20mm，壁厚偏差需要在±5%以内，与GB/T32957-2016规定的±7%还有不小差距。(4)弯曲度要求不同：GB/T32957-2016对钢管全长直线度的最高要求是0.03%，现在大量使用的工程机械液压缸都是定尺长度8m~14m，整支使用，要是按照这个弯曲度钢管整支弯曲在4mm都是合格的，不能满足工程机械加工要求。新标准要求的直线度是0.2~0.5mm/m，整支mm4(5)性能要求不同：工程机械在使用过程中，会应对各种特殊工况，对材料的冲击性能要求很高，包括零下40°C的设备使用工况、材料的残余应力、材料的屈强比等要求，GB/T32957-2016中的材料无法满足要求。基于以上差异，单独制定《工程机械液压缸用精密无缝钢管》。4标准的编制内容说明4.1交货状态、订货内容参照GB/T32957—2016《液压和气动系统设备用冷拔或冷轧精密内径无缝钢管》编写。GB/T32957-2016作为原液压和气动系统设备用冷拔或冷轧精密内径无缝钢管通用标准，交货状态与订货内容方面已经满足供需双方要求了。4.2钢管内径与壁厚工程机械液压缸特别是大吨位工程机械，液压缸内径都在80mm以上，所以我们把内径范围确定为80mm~500mm。本标准作为工程机械液压缸的应用标准，在编写过程中，主要以满足用户要求为宗旨。超过本标准规格范围的，可以双方协商解决。4.3钢管内径尺寸公差冷拔钢管作为工程机械液压缸的加工原材料，内径尺寸公差越小越好，GB/T32957-2016规定的高精度冷拔钢管内孔椭圆度在±0.20mm~±0.60mm，无法满足工程机械行业大口径液压缸的加工要求。内孔尺寸精度高是冷拔管的最主要的特征，没有内孔的高精度指标，也就无法体现高精度冷拔钢管的优势。新标准内孔椭圆度在±0.10mm~±0.40mm，精度提高了20~50%。4.4壁厚偏差GB/T32957-2016壁厚允许偏差也不能满足工程机械要求，工程机械使用的钢管都是高强度薄壁钢管，一般壁厚都在10mm~20mm，壁厚偏差需要在±5%S以内，与GB/T32957-2016规定的±7%还有不小差距。通过与国内几个主要冷拔管生产企业与工程机械液压缸制造企业交流，本标准最终确定的壁厚偏差±4%S~±6%S，精度提高了25~50%。工程机械液压缸对长度范围要求，本标准与GB/T32957-2016，长度更改为3000mm~18000mmm，提高了50%。针对超长工程机械液压缸对直线度的要求，本标准与GB/T32957—2016相比，精度提高了50%。本标准与GB/T32957—2016一样，规定钢管内径的不圆度应不大于钢管内径公差的80%。由于钢管内径公差精度提高了20~50%，同样，不圆度精度也提高了20~50%。4.8技术要求①钢的牌号和化学成分GB/T32957—2016中的部分材料，如20、45、25Mn、27SiMn已经很少在工程机械液压缸中5使用，工程机械液压缸对材料的强度、韧性、焊接性能有更高要求，本标准中工程机械液压缸用的材料种类是目前正在使用的材料及新开发的材料，包括：GJ450B(C、D、E)、GJ550B、GJ550D、GJ550E、GJ720、GJ850。根据需方要求，经供需双方协商，并在合同中注明，可供其他牌号的钢管。②制造方法本标准与GB/T32957—2016一样，钢应采用电弧炉或氧气转炉加炉外精炼、真空脱气处理。③力学性能该表格数据原GB/T32957—2016里有的就继续沿用原标准数值，原标准没有的，全部由实验数据获得。④屈强比屈强比要求是该标准在同类标准中第一次提出，GB/T32957—2016中没有此要求。由于新材料中使用了调质钢管，增加了此项试验要求。⑤残余应力残余应力标准在同类标准中第一次提出，GB/T32957—2016中没有此要求。工程机械液压缸对冷拔管残余应力需要进行控制，附录A给出了环切法检测残余应力的方法。5主要实验(或验证)结果的分析、综述报告、技术经济论证，预期的经济效果本标准主要是在对工程机械液压缸用冷拔精密内径无缝钢管的生产制造、质量检验等数据的统计与总结基础上制定，当前行业主要生产厂家的现有控制水平能够达到本标准规定的技术指标，部分厂家通过采取一定技术措施提高产品质量后也能够达到本标准规定的技术指标。标准实施后有利于提高产品质量，扩大产品的市场应用。6标准中涉及专利的情况本标准不涉及专利问题。7预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况目前，国内外均没有类似的钢管产品标准，现有国家标准中工程机械结构用高强韧材料最高屈服强度为520MPa，现有材料的强度、韧性与焊接性能都无法满足超大型工程机械需求。由于国家标准的缺失，各个油缸企业的技术要求无法统一，给国内钢厂