鋼管不僅用于運(yùn)送流體和粉狀固體、交流熱能、制作機(jī)械零件和容器，它還是一種經(jīng)濟(jì)鋼材。用鋼管制作建筑結(jié)構(gòu)網(wǎng)架、支柱和機(jī)械支架，能夠減輕分量，節(jié)省金屬20~40%，而且可實(shí)現(xiàn)工廠化機(jī)械化施工。用鋼管制作公路橋梁不但可節(jié)省鋼材、簡化施工，而且可削減涂保護(hù)層的面積，節(jié)省投資和維護(hù)費(fèi)用。大口徑鋼管具有空心截面，其長度遠(yuǎn)大于直徑或周長的鋼材。按截面形狀分為圓形、方形、矩形和異形鋼管；按材質(zhì)分為碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼管、低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼管、合金鋼鋼管和復(fù)合鋼管；按用途分為運(yùn)送管道用、工程結(jié)構(gòu)用、熱工設(shè)備用、石油化工工業(yè)用、機(jī)械制作用、地質(zhì)鉆探用、高壓設(shè)備用鋼管等；按生產(chǎn)工藝分為無縫鋼管和焊接鋼管，其中無縫鋼管又分熱軋和冷軋（拔）兩種，焊接鋼管又分直縫焊接鋼管和螺旋縫焊接鋼管。

一、大口徑鋼管的熱處理過程是怎樣的？

（1）在熱處理過程中，引起大口徑鋼管幾何形狀改變的原因，是熱處理應(yīng)力作用所致。熱處理應(yīng)力是比較復(fù)雜的問題，它既是產(chǎn)生變形和裂紋等缺陷的原因，也是提高工件疲勞強(qiáng)度和使用壽命的重要手段。

（2）因此，了解熱處理應(yīng)力產(chǎn)生的機(jī)理和變化規(guī)律，并掌握控制內(nèi)應(yīng)力的方法是很重要的。熱處理應(yīng)力是指由于熱處理因素（熱過程和組織轉(zhuǎn)變過程），在工件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。

（3）它是在工件的整體內(nèi)或部分體積內(nèi)自相平衡的，故稱為內(nèi)應(yīng)力。熱處理應(yīng)力按其作用的性質(zhì)分為張應(yīng)力和壓應(yīng)力；按其作用的時(shí)間可分為瞬時(shí)應(yīng)力和殘余應(yīng)力y而按其形成的原因則分為熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。

（4）熱應(yīng)力是由于在加熱或冷卻過程中，工件內(nèi)各部位溫度變化的不同時(shí)性所形成的。例如對于一個(gè)實(shí)心工件來說，加熱時(shí)總是表面要比心部熱得快，而冷卻時(shí)心部要比表面冷得慢，這是因?yàn)闊崃康奈蘸蜕⑹Ф际峭ㄟ^表面進(jìn)行傳導(dǎo)的。

（5）成分和組織狀態(tài)都不發(fā)生變化的大口徑鋼管，處于不同溫度時(shí)，只要線膨脹系數(shù)不等于零，都會(huì)引起比容的變化，因而在加熱或冷卻過程，在工件表心之間會(huì)產(chǎn)生相互張壓的內(nèi)應(yīng)力。顯然，工件內(nèi)產(chǎn)生的溫度差愈大，熱應(yīng)力愈大。

二、大口徑鋼管的淬火過程后如何冷卻？

（1）淬火過程工件要加熱至較高的溫度，采取較快的速度冷卻，故在淬火時(shí)，尤其是在淬火冷卻過程，會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。直徑為26毫米的鋼球，經(jīng)700°C加熱后在水中冷卻時(shí)，表面和心部的溫度變化情況。

（2）冷卻初期，表面的冷卻速度顯著超過心部，表心溫度差不斷增大。繼續(xù)冷卻時(shí)，表面的冷卻速度減慢，而心部的冷卻速度相對地增快，當(dāng)表面和心部的冷速近于相等時(shí)，它們的溫度差達(dá)到了大值。

（3）隨后，心部的冷卻速度大于表面的冷卻速度，表心的溫度差逐漸減小，直至心部冷透時(shí)，溫度差也全部消失。在急冷情況下產(chǎn)生熱應(yīng)力的過程。

（4）冷卻初期，表層冷卻，它與心部之間開始產(chǎn)生溫度差。由于熱脹冷縮的物理特性，表層體積要收縮，而心部溫度尚高，比容較大，會(huì)阻礙表層向內(nèi)自由收縮，因而形成了表層受張、心部受壓的熱應(yīng)力。

（5）隨著冷卻的進(jìn)行，上述溫度差繼續(xù)增大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力也相應(yīng)增加，當(dāng)溫度差達(dá)到較大值時(shí)，熱應(yīng)力也大。如果這時(shí)的熱應(yīng)力，低于鋼在相應(yīng)溫度條件下的屈服強(qiáng)度，不會(huì)引起塑性變形，僅產(chǎn)生微量的彈性變形。

（6）進(jìn)一步冷卻時(shí)，表層冷卻速度減慢，心部的冷速相應(yīng)地加快，溫度差趨于減小，熱應(yīng)力也逐漸降低。隨著熱應(yīng)力的降低，上述彈性變形也相應(yīng)減小。