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)銹鋼也屬于合金鋼。
1. 碳鋼的分類(lei)
鋼材的分(fen)類方法有以下幾(ji)種。
①. 按化(hua)學成分分類
a. 低(di)碳(tan)鋼 含碳(tan)量小于0.25%.
b. 中(zhong)碳鋼 含碳量在0.25%~0.55%.
c. 高碳鋼 含碳量大(da)于0.55%.
②. 按(an)用(yong)途分類
a. 碳素結(jie)構鋼 含碳量0.7%以(yi)下的工(gong)程(cheng)結(jie)構和機械零件用鋼。
b.碳(tan)素工(gong)具鋼 含(han)碳(tan)量0.7%以上，用于制造各(ge)種工(gong)具、量具和刃具的鋼材(cai)。
在后面(mian)的(de)(de)“碳鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)及性能”部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)，介紹了常用鋼(gang)(gang)材的(de)(de)牌(pai)號(hao)。鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)并沒有(you)一(yi)定(ding)由幾部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)組成(cheng)的(de)(de)規定(ding)。有(you)的(de)(de)資料中曾以碳素(su)(su)工具(ju)鋼(gang)(gang)中的(de)(de)T8MnA為例，說(shuo)碳素(su)(su)工具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)由四部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)組成(cheng)，其實這只是(shi)一(yi)個(ge)特例，根據《碳素(su)(su)工具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)、成(cheng)分(fen)(fen)》GB 1298-1999的(de)(de)規定(ding)，其牌(pai)號(hao)大部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)由兩部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)或三部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)組成(cheng)。因此，認為碳素(su)(su)工具(ju)鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)一(yi)定(ding)由四部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)組成(cheng)是(shi)一(yi)個(ge)誤解，如果廣義地認為鋼(gang)(gang)的(de)(de)牌(pai)號(hao)由幾部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)組成(cheng)也是(shi)不合適的(de)(de)。
③. 按質(zhi)量分類(lei)
a. 普通碳素鋼 硫含(han)量不(bu)大于0.055%,磷含(han)量不(bu)大于0.045%,是應用最廣泛的鋼材品種。
b. 優(you)質碳素鋼 硫、磷含量比普(pu)通碳素鋼低，硫不大于0.045%,磷不大于0.04%.
c.高級優質(zhi)碳(tan)素(su)鋼 硫、磷含量很低，硫不(bu)大(da)于0.03%,磷不(bu)大(da)于0.035%.
④. 按冶(ye)煉方法分類
a. 沸(fei)騰鋼
在熔煉(lian)末期不(bu)完全脫氧(yang)，鋼液中含有相(xiang)當(dang)數量的(de)氧(yang)化(hua)鐵,在澆注(zhu)凝(ning)固時(shi)，碳和(he)氧(yang)化(hua)鐵發生反應(ying)，鋼液中不(bu)斷析出一氧(yang)化(hua)碳而沸騰(teng)，稱為沸騰(teng)鋼。這種鋼成本(ben)較(jiao)低，成材率(lv)高，表層有一定(ding)厚度的(de)致(zhi)密(mi)層，軋成鋼板質(zhi)量較(jiao)好(hao)。但由于其內部組(zu)織不(bu)致(zhi)密(mi)、不(bu)均(jun)勻，其沖擊韌性較(jiao)差，不(bu)能用于制造重要的(de)機械零件。
b. 鎮(zhen)靜鋼
鋼(gang)液(ye)在澆(jiao)注前(qian)經過(guo)完全脫氧，凝(ning)固時不沸騰，稱(cheng)鎮靜(jing)鋼(gang)，其組(zu)織致密，質量較好，但成材(cai)率較沸騰鋼(gang)低。
c.半鎮靜鋼
脫氧程度介于(yu)沸騰鋼和鎮靜鋼之間的鋼。
2. 碳(tan)鋼的(de)牌號及(ji)性能
管(guan)道(dao)(dao)(dao)工(gong)程中(zhong)大(da)量使用(yong)的(de)焊接(jie)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)和管(guan)道(dao)(dao)(dao)型鋼(gang)(gang)(gang)(gang)支架、法蘭，從化學成分方面(mian)講(jiang)屬于低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，從質量方面(mian)講(jiang)屬于普通(tong)碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，因此(ci)可(ke)以(yi)統稱為碳(tan)素結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。普通(tong)無縫鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan)采用(yong)優質碳(tan)素結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有較(jiao)好的(de)強度(du)、塑性、韌(ren)性。低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)可(ke)焊性在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材和金屬材料中(zhong)是(shi)最好的(de)，中(zhong)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)次之，高碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)最差(cha)。下面(mian)介紹管(guan)道(dao)(dao)(dao)施工(gong)中(zhong)接(jie)觸較(jiao)多(duo)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種。
①. 碳素(su)結(jie)構鋼(gang)
碳素結(jie)構鋼(gang)(gang)的(de)牌號由四(si)部(bu)(bu)分(fen)組成(cheng)：代表屈服點(dian)的(de)字母Q、屈服點(dian)的(de)數值（單位為(wei)MPa)、質量等(deng)級(ji)符號（A、B、C、D)及脫(tuo)氧方法符號（F、B、Z、TZ,分(fen)別表示沸騰(teng)鋼(gang)(gang)、半鎮靜鋼(gang)(gang)、鎮靜鋼(gang)(gang)和特殊(shu)鎮靜鋼(gang)(gang)），在實際(ji)工作(zuo)中，并不一(yi)定要全部(bu)(bu)標注以上四(si)個部(bu)(bu)分(fen)，第三部(bu)(bu)分(fen)和第四(si)部(bu)(bu)分(fen)有時會省略。
碳素結構鋼中(zhong)，Q235最為常用，相當于(yu)舊牌號(hao)(hao)A3鋼。Q235A表示只(zhi)能(neng)保證鋼材的(de)力學性(xing)能(neng)，化學成分(fen)除硅、硫、磷(lin)外，其他成分(fen)不予保證。如鋼號(hao)(hao)為Q235B(或C、D),則力學性(xing)能(neng)和各自不同(tong)的(de)化學成分(fen)都要保證。Q235的(de)A、B、C、D質量等級，其屈(qu)服強度(du)和伸長率的(de)要求基本相同(tong)。
碳素結構鋼的化學成分(fen)和主要(yao)力學性能(neng)分(fen)別見表1-22和表1-23。
②. 優質碳(tan)素結(jie)構鋼
優質碳(tan)素結構鋼(gang)(gang)中，硫、磷含量(liang)均(jun)限(xian)制在0.035%以下，非金屬夾雜物也(ye)較(jiao)少，其(qi)牌(pai)號用(yong)兩位數(shu)字(zi)表示，該兩位數(shu)表示鋼(gang)(gang)中平(ping)均(jun)含碳(tan)量(liang)的萬(wan)分(fen)數(shu)，如(ru)45優質碳(tan)素鋼(gang)(gang)，表示其(qi)平(ping)均(jun)含碳(tan)量(liang)為(wei)0.45%.無(wu)縫鋼(gang)(gang)管的常用(yong)牌(pai)號為(wei)10、20優質碳(tan)素鋼(gang)(gang)，其(qi)平(ping)均(jun)含碳(tan)量(liang)分(fen)別為(wei)0.10%和0.20%.
優質碳素結構鋼按含(han)(han)錳(meng)量不同分為普通(tong)含(han)(han)錳(meng)量（0.25%~0.8%)及(ji)較(jiao)高含(han)(han)錳(meng)量（0.7%~1.2%)兩(liang)組。含(han)(han)錳(meng)較(jiao)多的一組，在其牌號(hao)數(shu)字后加(jia)Mn,如50Mn,50表示其含(han)(han)碳量約0.50%,經查閱有關技(ji)術參(can)數(shu)，其含(han)(han)錳(meng)量在0.7%~1.0%.
常(chang)用牌(pai)號(hao)的優(you)質碳素結構鋼的化學成分(fen)和力學性(xing)能分(fen)別見表1-24、表1-25。
③. 鑄鋼(gang)
鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼通(tong)常用于(yu)制造形(xing)狀復雜，難(nan)以鍛造，而且對強度要求(qiu)較高的(de)零(ling)件，如中(zhong)高壓閥門的(de)閥體。鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼牌號(hao)用其(qi)漢語拼音(yin)字頭(tou)和(he)含(han)碳量的(de)萬分數表(biao)示，如ZG20,表(biao)示20鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼，其(qi)平均含(han)碳量約為0.20%.鑄(zhu)(zhu)(zhu)鋼的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造性能比鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵和(he)其(qi)他有(you)色金(jin)屬(shu)合金(jin)的(de)的(de)，性能差。
3. 合金(jin)鋼
合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)就是在碳素鋼(gang)(gang)的(de)基礎(chu)上(shang)，在冶煉時有目的(de)地加入(ru)一(yi)些(xie)元素，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等，從(cong)而(er)改(gai)善(shan)鋼(gang)(gang)的(de)某些(xie)性(xing)能或獲得某些(xie)工程(cheng)需要的(de)特殊性(xing)能。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)、合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)等屬于特殊性(xing)能鋼(gang)(gang)。管道(dao)工程(cheng)中應用較多的(de)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)管材是低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)和不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。通常所說的(de)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)管道(dao)，一(yi)般是指低合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)管。
①. 低合金鋼
低合(he)(he)金鋼的含碳(tan)量較低，一(yi)(yi)般(ban)在0.1%~0.2%,通常以錳為(wei)主要(yao)合(he)(he)金元(yuan)素，含量為(wei)0.8%~1.8%,還加入一(yi)(yi)些少量的合(he)(he)金元(yuan)素。低合(he)(he)金鋼牌號(hao)以數字和主要(yao)合(he)(he)金元(yuan)素的符號(hao)表示，如16Mn、16MnR.16MnR是用(yong)于(yu)壓力容器的專用(yong)鋼。
②. 不銹(xiu)鋼
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。
管道工程中(zhong)常(chang)用的(de)(de)是鉻(ge)(ge)鎳(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)鉻(ge)(ge)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。鉻(ge)(ge)鎳(nie)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)含(han)碳(tan)(tan)量較低(di)(di)，含(han)鉻(ge)(ge)約為18%,含(han)鎳(nie)大(da)于8%,俗稱(cheng)18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。這種不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在常(chang)溫(wen)下無磁性(xing)(xing)，經(jing)過(guo)1100~1200℃高(gao)溫(wen)淬火后，塑性(xing)(xing)很好，適(shi)合進行冷加工，但(dan)其切削加工性(xing)(xing)能(neng)不(bu)(bu)好。18-8型不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具有較好的(de)(de)耐熱(re)(re)性(xing)(xing)，能(neng)在高(gao)溫(wen)下保持較高(gao)的(de)(de)強度。它最大(da)的(de)(de)缺點(dian)是加熱(re)(re)到1100℃之后緩慢冷卻(que)過(guo)程中(zhong)，或者在450~850℃長(chang)時間加熱(re)(re)時，奧(ao)氏體(ti)晶(jing)體(ti)內多(duo)余的(de)(de)碳(tan)(tan)被析(xi)出，并以(yi)碳(tan)(tan)化鉻(ge)(ge)的(de)(de)形(xing)式(shi)存在于奧(ao)氏體(ti)晶(jing)界的(de)(de)邊沿(yan)。碳(tan)(tan)化鉻(ge)(ge)中(zhong)含(han)鉻(ge)(ge)甚高(gao)，而鉻(ge)(ge)來(lai)自晶(jing)體(ti)表(biao)層，故在靠近(jin)晶(jing)界的(de)(de)晶(jing)粒(li)表(biao)面(mian)形(xing)成貧鉻(ge)(ge)，使其耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)和(he)力學性(xing)(xing)能(neng)明(ming)顯降低(di)(di)。
含有(you)穩定元素鈦、鈮的18-8不(bu)銹鋼(gang)(gang)，經過(guo)穩定化(hua)處理，可以避(bi)免(mian)形(xing)成碳化(hua)鉻，從而(er)也就避(bi)免(mian)了晶(jing)間腐蝕，但非(fei)穩定型18-8不(bu)銹鋼(gang)(gang)不(bu)適(shi)用這種處理方法。
關于(yu)18-8不銹鋼的(de)最(zui)低(di)和最(zui)高(gao)工(gong)作溫度(du)(du)，有的(de)資料中認為(wei)是－196~700℃,多(duo)數(shu)技術資料中沒(mei)有涉及，這主要是因(yin)為(wei)這類極(ji)端的(de)數(shu)值要受多(duo)方(fang)面條件的(de)制(zhi)約，不能(neng)一概而(er)論。顯(xian)而(er)易見，其最(zui)高(gao)工(gong)作溫度(du)(du)必(bi)須低(di)于(yu)可能(neng)產生晶間腐蝕的(de)溫度(du)(du)，在較高(gao)的(de)工(gong)作溫度(du)(du)下，管(guan)材的(de)許(xu)用(yong)應(ying)力會顯(xian)著降低(di)。
③. 耐(nai)熱(re)鋼
金屬(shu)材(cai)料的(de)耐熱性是指在高(gao)溫下兼有抗氧(yang)化(hua)與(yu)高(gao)溫強度的(de)綜合(he)性能，它包(bao)括抗氧(yang)化(hua)鋼(gang)和熱強鋼(gang)兩類。
抗氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋼(gang)(gang)(gang)是在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中加入一定(ding)量的(de)(de)鉻、硅、鋁等元素(su)，它們與(yu)氧(yang)的(de)(de)親(qin)和力大(da)，故優先氧(yang)化(hua)(hua)(hua)，在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)材表(biao)面形成(cheng)一層致(zhi)密的(de)(de)高熔(rong)點氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)，使鋼(gang)(gang)(gang)材與(yu)外界的(de)(de)高溫(wen)汽化(hua)(hua)(hua)氣(qi)體(ti)隔絕，從而(er)避免進一步氧(yang)化(hua)(hua)(hua)。常用的(de)(de)抗氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋼(gang)(gang)(gang)有鐵素(su)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)（如(ru)2Cr25Ni、0Cr13Al)和奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)（如(ru)0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等）兩種類別，其最高使用溫(wen)度在(zai)(zai)(zai)1000℃左右。
熱強鋼(gang)是在鋼(gang)中加入鉻、鉬、鎢、釩(fan)、硅(gui)等元素，除提(ti)高(gao)鋼(gang)材的(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)強度(du)外，也提(ti)高(gao)其(qi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)抗(kang)氧(yang)化(hua)性。常用(yong)(yong)(yong)的(de)熱強鋼(gang)有(you)珠光體(ti)鋼(gang)（如12CrMo、15CrMo,抗(kang)氧(yang)化(hua)最(zui)(zui)(zui)高(gao)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為580℃)、馬氏體(ti)鋼(gang)（如1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等，抗(kang)氧(yang)化(hua)最(zui)(zui)(zui)高(gao)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為750~800℃,熱強性最(zui)(zui)(zui)高(gao)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為480~540℃)、奧氏體(ti)鋼(gang)（如0Cr8Ni11Ti,抗(kang)氧(yang)化(hua)最(zui)(zui)(zui)高(gao)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為850℃,熱強性最(zui)(zui)(zui)高(gao)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為850℃).
