不锈钢空心棒
空心棒(Hollow Bar)|全球工程与招采用货一站式解决方案
一、产品定位与适用范围
• 产品定义:空心棒为用于机械加工的厚壁中空长材,重点控制机加工余量、同心度与直线度,典型供货按欧洲标准 EN 10294 系列或机械用管标准供货。
• 适用行业:通用机械、矿山与冶金装备、石化设备构件、纸浆与造纸机械、泵阀与液压件毛坯、海工与海水环境构件、食品与制药设备的非介质侧结构件。
• 与“管”的边界:空心棒并非流体承压管,不直接对应压力管道规范。若将空心棒用作承压部位,须在合同中增列相应法规条款并满足额外检验与文件要求。
• 供货形态:黑皮热轧状态或固溶处理加酸洗状态(HRAP),可按项目增加内外圆机加工余量与端部加工。
二、标准矩阵(按用途与材质族群)
• 空心棒专用与机械用管:
— EN 10294-1:车削加工用空心棒(非合金与合金钢)。
— EN 10294-2:车削加工用空心棒(不锈钢)。
— EN 10297-1:通用机械用无缝圆钢管(可作空心棒替代或补充)。
— EN 10305-1:冷拔精密无缝钢管(精密级尺寸与表面要求场景)。
— ASTM A519:无缝碳钢与合金钢机械用管(美标机械用基准)。
— ASTM A511:无缝不锈钢机械用管(美标不锈空心棒等效供货常用)。
• 尺寸与公差(不锈钢与协商场景):ISO 1127(不锈钢管尺寸与公差,用于不锈钢采用“管材路线”供作空心棒时的协商参考)。
• 无损检测:EN ISO 10893 系列(UT、ET、RT、MT、PT 的方法与等级)。
• 中国与日本常用对照:GB/T 8162(结构用无缝钢管)、GB/T 3639(冷拔或冷轧精密无缝钢管)、GB/T 14975/14976/13296(不锈钢结构/流体/换热用无缝管,采用“管材路线”时参考);JIS G3445(机械结构用碳钢管)、JIS G3459(不锈钢管)。
• 材质证明与见证:EN 10204 3.1/3.2。
三、场景—材料—标准—尺寸映射(文字化速查)
• 通用机械轴套与衬套毛坯:材料 E355、20MnV6、42CrMo4(对照 AISI 4140)。标准 EN 10294-1 或 ASTM A519。典型尺寸外径 60~250 毫米、壁厚 10~60 毫米、长度 4~6 米。
• 高强度与抗疲劳部位(齿轮圈、联轴器坯):材料 42CrMo4(调质)、34CrMo4(对照 AISI 4130)。标准 EN 10294-1 或 ASTM A519。典型尺寸外径 80~300 毫米、壁厚 20~80 毫米。
• 一般耐蚀构件(食品与造纸非介质侧):材料 304L、316L。标准 EN 10294-2 或 ASTM A511。典型尺寸外径 50~200 毫米、壁厚 8~40 毫米。
• 海水与高氯化物环境:材料 双相不锈钢 2205、超级双相 2507。标准 EN 10294-2;若采用“管材路线”可补充 ASTM A789 的化学与腐蚀试验要求。典型尺寸外径 60~220 毫米、壁厚 10~50 毫米。
• 高温抗氧化或强腐蚀构件毛坯:材料 310S、镍基合金 625、825、C-276。标准 ASTM A511 或相应镍合金管棒标准加厂家技术条件。尺寸按项目能力协商。
• 精密配合、内孔质量要求高:采用 EN 10305-1 冷拔精密路线,或在 EN 10294 基础上约定内孔加工与表面粗糙度目标;尺寸与公差按项目收紧。
四、规格范围与公差(项目可协商收紧)
• 外径范围:约 30~250 毫米为主流库存区间;部分产线可扩展至更大外径,按厂家能力确认。
• 壁厚范围:约 8~80 毫米为常见工程区间,厚壁按项目确认。
• 长度范围:常规 4~6 米;可供定尺。
• 直线度:典型 ≤1.5 毫米/米;关键工件按项目约定更严限值。
• 偏心率与椭圆度:建议显式写入合同。偏心率典型控制 ≤10%;椭圆度按 EN 10294 或双方协议执行。
• 公差体系:按 EN 10294-1/-2 对外径、壁厚、长度与直线度的规定执行;采用 ASTM A519 或 ASTM A511 路线时,公差按相应标准条款执行;不锈钢采用“管材路线”时,可依 ISO 1127 的 D/T 等级协商约束。
五、制造流程与关键控制
• 冶炼与精炼:电炉或转炉冶炼,经 AOD/VOD(二次精炼),必要时执行 ESR;确保低 S/P 与清洁度。
• 成形与初控:穿孔(曼内斯曼)加热轧制或热挤压成形厚壁中空坯,控制壁厚均匀性与同心度。
• 热处理:碳钢与合金钢正火或调质,不锈钢固溶处理并快速冷却,防止有害相析出。
• 矫直与无损检测:矫直后按 EN ISO 10893 系列执行 UT/ET/MT/PT 等;关键工件建议 100% 超声检测。
• 机加工余量与端部:根据成品外径与内孔精度要求,约定外圆与内孔的切削余量;端面与倒角加工便于装夹与后续镗削。
六、质量检验与文件
• 化学成分与 PMI:按牌号与标准验收;关键材质部位执行正材鉴别。
• 力学性能:屈服强度、抗拉强度、延伸率与硬度按状态与标准执行。
• 尺寸与外观:外径、壁厚、长度、直线度、椭圆度与偏心率;表面不得有折叠、裂纹、夹皮与严重划伤。
• 密封性与压力:空心棒非压力管,通常不强制水压;若作为承压件毛坯,按项目补充气密或水压要求。
• 文件包:材质证明 EN 10204 3.1/3.2、热处理记录、无损检测报告、尺寸记录与可追溯性文件;可按项目配置第三方见证。
七、供货形态与包装
• 供货状态:黑皮、酸洗或固溶加酸洗(HRAP)。
• 表面保护:不锈钢酸洗与钝化(防游离铁);端面保护、内外防锈、防潮包装。
• 标识与追溯:炉号、热号、牌号、规格、长度、状态、重量与卷/支号,配二维码追溯(如需要)。
八、订货要点(可直接写入采购文件)
1)标准与版次:EN 10294-1/-2 或 ASTM A519/ASTM A511(注明年份);采用“管材路线”时补充 EN 10297-1、EN 10305-1 或 ISO 1127 的协商条款。
2)牌号与状态:示例“42CrMo4+QT”“1.4462(2205)固溶”。
3)尺寸与公差:外径×壁厚×长度;直线度、偏心率、椭圆度上限;是否约定机加工余量。
4)无损检测:UT/ET 覆盖率与等级;必要时 MT/PT。
5)文件与见证:EN 10204 3.1/3.2,热处理曲线,无损检测报告,第三方见证清单。
6)包装与物流:端面保护、整体防锈、防潮、装卸与堆码要求。
九、选材指南(文字化)
• 成本与加工效率优先:E355、20MnV6(EN 10294-1)。
• 强度与韧性优先:42CrMo4 调质或 AISI 4140(ASTM A519)。
• 一般耐蚀:304L、316L(EN 10294-2 或 ASTM A511)。
• 海水与高氯环境:2205 或 2507(EN 10294-2;必要时补充 ASTM A789 的腐蚀要求)。
• 高温或强腐蚀:310S、Alloy 625/825、C-276(按厂家可制造性与工艺窗口确认)。
十、采购施工与运行维护风险提示
• 将空心棒直接等同压力管使用而未补充法规条款,存在合规与风险缺口。
• 合同未量化直线度、偏心率与椭圆度,后加工让步不足导致报废。
• 不锈钢未做酸洗与钝化或存在表面铁污染,易发生点蚀与锈蚀。
• 海水与高氯环境仍选 304/316,寿命不可控,应以双相或镍基替代。
• 未按 EN ISO 10893 约定无损检测方法与覆盖率,内部缺陷外漏。
• 高精度内孔未提前约定内表面粗糙度与加工方案,影响装配与寿命。
十一、代表性规格行(可直接用于招采文件)
• 合金钢轴套毛坯:
“空心棒:EN 10294-1 E355+SR,外径 180 毫米×壁厚 30 毫米×长度 6 米;机加工余量外圆+2.0 毫米、内孔+2.0 毫米;直线度 ≤1.5 毫米/米;UT 100%(EN ISO 10893-8 等级按协议);文件 EN 10204 3.1。”
• 高强环件坯(调质):
“空心棒:ASTM A519 4140 Q+T(硬度 28~32 HRC),外径 260 毫米×壁厚 45 毫米×长度 5.8 米;UT E2 级;端部倒角;EN 10204 3.1。”
• 不锈钢耐蚀构件:
“空心棒:EN 10294-2 1.4404(316L)HRAP,外径 150 毫米×壁厚 20 毫米×长度 6 米;酸洗与钝化;UT 100%;EN 10204 3.1。”
• 海工双相构件:
“空心棒:EN 10294-2 1.4462(2205)固溶,外径 120 毫米×壁厚 18 毫米×长度 6 米;相平衡 35%~60%;验证 ASTM A923 方法 A/B/C 与 G48-A@25 ℃;UT 100%;EN 10204 3.2。”
十二、全球代表性生产商(按字母序,示例)
• Alleima(原 Sandvik Materials Technology):Sanmac 不锈钢空心棒与双相系列。
• Benteler Steel/Tube:欧洲机械用无缝管与空心棒。
• OSTP(前 Outokumpu Stainless Tubular Products):不锈钢空心棒与管材。
• TimkenSteel:合金钢机械用管与空心棒(ASTM A519 体系)。
• Tubacex Group:不锈钢与高合金管与空心棒,覆盖 EN/ASTM 体系。
• voestalpine Tubulars:欧洲无缝机械管与空心棒产品。
• Salzgitter Mannesmann:欧洲 EN 10294-1 空心棒与库存尺寸体系。
空心棒(Hollow Bar)|技术版说明
1. 产品定义与适用范围
1)定义:空心棒是用于机械加工的厚壁圆形中空长材,通常由穿孔-热轧(或挤压)—热处理—矫直—机加工余量控制—探伤等工序制得,供后续车削镗孔、制成轴套、衬套、辊道、联轴器、压力承载件毛坯等使用。对应的欧洲专用产品标准为EN 10294-1(非合金与合金钢,车削加工用空心棒)和EN 10294-2(不锈钢,车削加工用空心棒)。
2)与“管”的边界: 与“流体管(如 ASTM A312、GB/T 8163)”不同:空心棒强调机加工余量与同心度/直线度控制,而非内压承压等级;与“精密钢管(如 EN 10305-1、GB/T 3639)”不同:精密管侧重薄壁、高尺寸精度与内表面粗糙度(常见用于液压缸件、活塞杆配合),空心棒更偏向中厚壁、可留足切削余量的可加工性要求;与“离心铸管/炉管(如 ASTM A608/A297)”不同:后者是耐热/耐蚀铸件体系,属于高温服役构件,一般不作为机械加工用空心棒。
3)适用行业:机械制造、矿山与冶金装备、石化炉辊与构件、造纸与纤维机械、泵阀与液压件毛坯、海工与海水环境构件、食品制药设备非介质侧结构件等。
4)不适用场景:需强制满足压力容器或管道规范(如 ASME 代码、PED)的流体承压部位,除非合同另行规定并满足相应法规附加条款(材料、检验、可追溯性与监造要求)。
2. 标准体系(按材质与用途分类)
2.1 专用“空心棒”与机械用管标准
• EN 10294-1:车削加工用空心棒(非合金与合金钢),规定尺寸、长度、公差、技术交货条件。
• EN 10294-2:车削加工用空心棒(不锈钢),规定尺寸、长度、公差、技术交货条件。
• EN 10297-1:通用机械与一般工程用无缝圆钢管,常作为空心棒的尺寸/交货条件参考或替代路线。
• EN 10305-1:冷拔无缝精密钢管(精密级尺寸与表面),用于需要更严公差与内表面质量的场合。
• ASTM A519:无缝碳钢与合金钢机械用钢管(美国体系下常作为“空心棒等效”供货的基础标准)。
• ASTM A511/A511M:无缝不锈钢机械用钢管(用于不锈钢空心棒或其等效供货)。
• ISO 1127:不锈钢管的尺寸与公差(当采用不锈钢“管材路线”供作空心棒毛坯时的尺寸/公差参照)。
• EN ISO 10893 系列:钢管无损检测通用方法(UT、ET、RT、MT、PT 等),作为空心棒/机械管的 NDE 选用依据。
2.2 中国、美国、日本常用配套标准(用于等效或补充)
• 中国 GB/T:
• GB/T 8162(结构用无缝钢管);GB/T 3639(冷拔或冷轧精密无缝钢管)。
• 不锈钢方面,结构/流体/换热应用分别参见 GB/T 14975(结构用不锈钢无缝管)、GB/T 14976(流体输送用不锈钢无缝管)、GB/T 13296(锅炉与热交换器用不锈钢无缝管),当以“管材路线”替代空心棒时适用。
• 美国 ASTM/ASME(与受压相关的“管”标准,仅作边界说明):
• A312(奥氏体不锈钢无缝/焊接管)、A213(锅炉与换热器用不锈与铁素体合金钢无缝管)、A269(奥氏体不锈钢一般用途管)、A789(双相不锈钢无缝/焊接管)。
• 日本 JIS(机械/不锈钢管常见对照):JIS G3445(机械结构用碳钢管)、JIS G3459(不锈钢管)。
说明:ISO 2938(“钢—车削用空心圆钢”)已取消并作废,当前工程宜采用 EN 10294 系列作为空心棒基准。
3. 材料与牌号体系(示例,不限于此)
1)碳钢与低合金钢(典型 EN/ASTM 对照):E355(1.0580)、20MnV6(1.5217)、42CrMo4(1.7225,ASTM 4140)、34CrMo4(4130)、E470/E590 等,用于通用机械加工、高强轴套、联轴器与辊道等。
2)不锈钢:奥氏体 304/304L(1.4301/1.4307)、316/316L(1.4401/1.4404)、321、347、310S、904L(1.4539)、高钼奥氏体 6Mo(UNS S31254,1.4547),双相 2205(1.4462)、超级双相 2507(1.4410),马氏体/沉淀硬化钢按需求选用。
3)镍基与高合金:Alloy 625(UNS N06625)、Alloy 825(UNS N08825)、Hastelloy C-276(UNS N10276)等多用于强腐蚀或高温抗渗碳部位,通常按 A511(机械用途不锈)或相应镍合金管/棒材标准与厂家技术条件供货。
4. 制造与热处理(流程与控制要点)
• 冶炼与坯料:EAF/BOF → AOD/VOD(不锈钢)精炼,必要时 ESR;连铸坯或锭。
• 成形:穿孔(曼内斯曼)+热轧或热挤压成厚壁中空坯;必要时热处理后粗加工控余量。
• 热处理:
• 碳钢/合金钢:正火、调质(淬火+回火)或正火+回火,以满足强韧与可加工性。
• 不锈钢:固溶处理(典型 ≥1040 ℃,以材质标准为准)+快速冷却,防止有害相(σ/χ)析出。
• 矫直与探伤:在线或离线矫直;按 EN ISO 10893 系列执行 UT/ET/MT/PT(项目指定覆盖范围);空心棒常作为机加工毛坯,建议在供货状态控制直线度与残余应力水平,以降低后续车削变形风险。
• 机加余量与端部:明确内外圆机加余量;端面与倒角便于后续装夹与镗削。
5. 尺寸、壁厚与公差(按标准供货)
• 尺寸与长度:空心棒常规外径约 30~250 mm 为主流库存区间,特定厂家可覆盖更大范围(具体以产线能力与标准为准);定尺与随机尺可选。
• 公差原则:
• EN 10294-1/-2 对外径、壁厚、长度、直线度等给出明确允许偏差明确椭圆度、端部垂直度与内孔偏心度等几何指标;
• 采用“管材路线”(A519、A511、EN 10297-1、EN 10305-1 等)供作空心棒时,外径、壁厚与直线度公差按相应管材标准执行;不锈钢可用 ISO 1127 的 D/T 公差体系作为协商参考。
• 偏心率与椭圆度:应在合同中量化偏心率上限(如 ≤10% 典型值,最终以所用标准或项目要求为准),并对椭圆度与直线度提出验收值。
• 机加工余量建议:根据目标成品外径与内孔精度,外径与壁厚各留 1.5–3.0 毫米(或按百分比)作为车削/镗削余量;薄壁件适当增大外径余量以保障刚性。
6. 表面与洁净
• 供货状态可为黑皮或酸洗/喷丸;表面不得有折叠、裂纹、夹皮、明显划伤与压痕。
• 不锈钢需进行酸洗与钝化(或以机械方式去除游离铁)以降低后续点蚀风险;有洁净要求的行业应在技术协议中对内表面残留、油污与颗粒度提出要求。
7. 质量控制与试验(ITP 主线)
• 化学成分:按牌号与标准;必要时进行 PMI。
• 力学性能:屈服强度、抗拉强度、延伸率与硬度按标准与热处理状态验收。
• 无损检测:按 EN ISO 10893 系列选择 UT/ET/MT/PT 方法与覆盖率;重要受力件建议 100% UT。
• 尺寸与外观:外径、壁厚、长度、直线度、椭圆度与偏心率;端面平面度与垂直度。
• 压力或致密性:空心棒非压力管,通常不强制水压;若作承压件毛坯,按项目要求做水压/气密。
• 文件:材质证明 EN 10204 3.1/3.2;热处理记录;NDE 报告;可追溯性文件。
8. 工况—材料—标准—尺寸映射(文字化速查)
• 通用机械加工轴套/衬套/联轴器毛坯:E355、20MnV6、42CrMo4;优先 EN 10294-1;尺寸在 30~250 mm 外径范围内优选库存规格。
• 高强与韧性要求(冲击/疲劳):42CrMo4(调质),或 AISI 4140 路线;EN 10294-1 或 ASTM A519(机械用)供货。
• 耐腐蚀环境(食品、造纸、一般化工):304L、316L;EN 10294-2 或 ASTM A511;尺寸公差可按 ISO 1127 协商。
• 含氯离子/海水/海工:双相 2205、超级双相 2507;EN 10294-2 或按 ASTM A511(机械用不锈)/ASTM A789(当以“管材路线”供货)组合技术条件执行。
• 高温抗氧化/抗渗碳构件毛坯:310S、耐蚀合金 625/825、C-276 等;以 A511 或厂家技术条件供货,并明确热处理与组织控制。
• 精密配合与内表面质量要求高:采用 EN 10305-1(冷拔精密)路线供货或在 EN 10294 基础上追加内孔加工与表面粗糙度要求。
9. 订货要点(可直接写入 RFQ/PO)
1)标准与版次:EN 10294-1/-2 或 ASTM A519/ASTM A511(注明年份);如采用“管材路线”,补充 EN 10297-1、EN 10305-1、ISO 1127 等协议信息。
2)牌号与状态:示例“42CrMo4+QT”“S32205 固溶”。
3)尺寸与公差:外径×壁厚×长度;直线度、椭圆度、偏心率上限;是否追加机加余量。
4)NDE 与检验:UT/ET 覆盖率;必要时 MT/PT;尺寸与外观验收条款。
5)文件:EN 10204 3.1/3.2,热处理曲线,NDE 报告,PMI 报告。
6)包装与防护:端面保护、内外防锈、捆扎与托盘、标识与追溯。
10. 常见风险清单(纠错与避免条款)
• 将空心棒直接充当“受压管道”而忽视相应法规与标准边界(应转 A312、A213、A269、A789 等管材标准评审)。
• 选用已作废的 ISO 2938 作为唯一依据(应以 EN 10294 系列为准)。
• 未在合同中量化偏心率、直线度与椭圆度,导致加工让步不足。
• 不锈钢未做酸洗与钝化或表面铁污染控制,导致早期点蚀。
• 海水/高氯环境仍以 304/316 代替双相或镍基,服役寿命不可控。
• 忽视 EN ISO 10893 的 NDE 等级与覆盖率,导致内部缺陷外漏。
11. 选材指南(文字化)
• 成本与加工效率优先:E355 或 20MnV6(EN 10294-1)。
• 强度与韧性优先:42CrMo4(QT)或 AISI 4140(ASTM A519),对冲击与疲劳友好。
• 通用耐蚀:304L、316L(EN 10294-2 或 ASTM A511)。
• 高氯化物/海水:2205 或 2507(EN 10294-2;必要时转管材路线并参考 ASTM A789)。
• 高温与强腐蚀:310S、Alloy 625/825、C-276(与厂家确认工艺窗口与可制造性)。
- 代表性规格行(可直接用于 RFQ/PO)
1. 机械轴套毛坯(合金钢):
“空心棒:EN 10294-1 E355+SR,外径 180 毫米×壁厚 30 毫米×长度 6 米;机加工余量外径+2.0 毫米/内孔+2.0 毫米;直线度 ≤ 1.5 毫米/米;UT 全长 100%(ISO 10893-8 等级按协议);文件 EN 10204 3.1。”
2. 高强法兰坯环件(调质钢):
“空心棒:ASTM A519 4140 Q&T(硬度 28~32 HRC),外径 260 毫米×壁厚 45 毫米×长度 5.8 米;UT E2 级;端部倒角;EN 10204 3.1。”
3. 耐蚀机加工件(不锈钢):
“空心棒:EN 10294-2 1.4404(316L)HRAP,外径 150 毫米×壁厚 20 毫米×长度 6 米;Ferrite ≤ 1.0%(如有需要);酸洗+钝化;UT 100%;EN 10204 3.1。”
4. 海工腐蚀工况(双相不锈钢):
“空心棒:EN 10294-2 1.4462(2205)固溶,外径 120 毫米×壁厚 18 毫米×长度 6 米;相平衡 35%~60%;验证 A923 方法 A/B/C 与 G48-A @ 25 ℃;UT 100%;EN 10204 3.2(第三方见证)。”
13. 全球代表性生产商与品牌(按字母序,示例)
• Alleima(原 Sandvik Materials Technology):Sanmac® 不锈钢空心棒,含 2205 等双相系列。
• Benteler Steel/Tube:机械用无缝管与空心棒产品线(欧洲)。
• OSTP(前 Outokumpu Stainless Tubular Products):不锈钢空心棒与管材。
• TimkenSteel:合金钢 hollow bars/机械管(ASTM A519 体系)。
• Tubacex Group:不锈钢与高合金管与空心棒,覆盖 EN/ASTM 体系。
• voestalpine Tubulars:无缝机械管与空心棒(欧洲 EN 体系)。
• Salzgitter Mannesmann/Tube & Steel 经销网络:EN 10294-1 空心棒与尺寸库存体系(欧洲)。
注:各品牌的可制造尺寸、冶金路线与热处理窗口存在差异,订货需以厂家数据表与合同条款为准。
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