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。不銹鋼也屬于合金鋼。
1. 碳鋼的分類
鋼(gang)材的分類方法有以下幾種。
①. 按(an)化學成分分類
a. 低碳鋼 含碳量小于0.25%.
b. 中碳(tan)鋼 含碳(tan)量(liang)在0.25%~0.55%.
c. 高碳鋼(gang) 含碳量大于0.55%.
②. 按用途分類(lei)
a. 碳素結構鋼 含碳量0.7%以下的工程(cheng)結構和機械零件用鋼。
b.碳(tan)素工具鋼(gang) 含碳(tan)量0.7%以上，用于制造各種工具、量具和(he)刃具的鋼(gang)材。
在(zai)后面的“碳(tan)鋼的牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)及性(xing)能(neng)”部分(fen)(fen)，介紹了常用鋼材的牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)。鋼的牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)并沒有(you)一定由(you)(you)幾部分(fen)(fen)組(zu)成的規定。有(you)的資料中曾以碳(tan)素(su)工具(ju)鋼中的T8MnA為例，說碳(tan)素(su)工具(ju)鋼的牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)由(you)(you)四(si)部分(fen)(fen)組(zu)成，其(qi)實(shi)這(zhe)只(zhi)是(shi)一個(ge)特例，根據《碳(tan)素(su)工具(ju)鋼的牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)、成分(fen)(fen)》GB 1298-1999的規定，其(qi)牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)大(da)部分(fen)(fen)由(you)(you)兩部分(fen)(fen)或三部分(fen)(fen)組(zu)成。因(yin)此，認為碳(tan)素(su)工具(ju)鋼的牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)一定由(you)(you)四(si)部分(fen)(fen)組(zu)成是(shi)一個(ge)誤解，如果廣義地認為鋼的牌(pai)(pai)(pai)(pai)號(hao)(hao)由(you)(you)幾部分(fen)(fen)組(zu)成也(ye)是(shi)不(bu)合適的。
③. 按質量分類
a. 普(pu)通碳素鋼(gang) 硫(liu)含量不(bu)大于0.055%,磷(lin)含量不(bu)大于0.045%,是(shi)應(ying)用(yong)最廣(guang)泛的鋼(gang)材品種(zhong)。
b. 優質碳(tan)素鋼 硫、磷(lin)(lin)含(han)量比普通碳(tan)素鋼低，硫不大于0.045%,磷(lin)(lin)不大于0.04%.
c.高級(ji)優質(zhi)碳素鋼 硫、磷含量很低，硫不大(da)于(yu)0.03%,磷不大(da)于(yu)0.035%.
④. 按冶煉方法分類
a. 沸騰鋼
在熔煉末期不完(wan)全脫氧(yang)，鋼(gang)(gang)液(ye)中(zhong)含有(you)相當數量的氧(yang)化(hua)鐵,在澆注凝(ning)固時，碳(tan)和氧(yang)化(hua)鐵發生(sheng)反(fan)應，鋼(gang)(gang)液(ye)中(zhong)不斷析出(chu)一(yi)氧(yang)化(hua)碳(tan)而(er)沸(fei)騰，稱為(wei)沸(fei)騰鋼(gang)(gang)。這(zhe)種鋼(gang)(gang)成本較(jiao)低，成材率高(gao)，表層(ceng)有(you)一(yi)定厚度的致(zhi)密層(ceng)，軋(ya)成鋼(gang)(gang)板質量較(jiao)好。但(dan)由于其內部組織(zhi)不致(zhi)密、不均勻，其沖(chong)擊(ji)韌性較(jiao)差(cha)，不能用(yong)于制造(zao)重要的機(ji)械零件。
b. 鎮(zhen)靜鋼(gang)
鋼液在澆注(zhu)前經過完全脫氧，凝固時(shi)不沸騰，稱鎮靜鋼，其(qi)組織致密，質量較好(hao)，但成材率較沸騰鋼低(di)。
c.半鎮靜鋼
脫氧程度介于沸騰鋼(gang)和鎮靜鋼(gang)之間(jian)的鋼(gang)。
2. 碳(tan)鋼(gang)的牌號及性(xing)能(neng)
管道(dao)工(gong)程中(zhong)大量使用(yong)的(de)焊(han)(han)接鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管和管道(dao)型鋼(gang)(gang)(gang)(gang)支(zhi)架、法蘭，從(cong)化(hua)學成(cheng)分方面(mian)(mian)講屬于低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，從(cong)質(zhi)量方面(mian)(mian)講屬于普通碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，因此可(ke)以統稱為碳(tan)素(su)結構(gou)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。普通無縫(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管采用(yong)優質(zhi)碳(tan)素(su)結構(gou)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有較好的(de)強度、塑(su)性(xing)(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)(xing)。低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)可(ke)焊(han)(han)性(xing)(xing)(xing)在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)和金屬材(cai)料中(zhong)是最好的(de)，中(zhong)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)次(ci)之，高碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)最差。下面(mian)(mian)介紹(shao)管道(dao)施工(gong)中(zhong)接觸(chu)較多的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種。
①. 碳素結構鋼
碳素結構鋼(gang)(gang)的牌號由四部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)組成：代表(biao)屈服(fu)點的字(zi)母Q、屈服(fu)點的數值（單位(wei)為MPa)、質量等級符(fu)號（A、B、C、D)及脫氧方法符(fu)號（F、B、Z、TZ,分(fen)(fen)(fen)別表(biao)示沸(fei)騰鋼(gang)(gang)、半鎮(zhen)靜鋼(gang)(gang)、鎮(zhen)靜鋼(gang)(gang)和特殊鎮(zhen)靜鋼(gang)(gang)），在(zai)實際工作(zuo)中，并(bing)不一定要全部(bu)(bu)標注以上四個部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)，第三(san)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)和第四部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)有時會(hui)省略。
碳素結構鋼中，Q235最為(wei)常用(yong)，相當(dang)于舊牌號A3鋼。Q235A表(biao)示只能(neng)保(bao)證鋼材的力學性(xing)能(neng)，化學成分(fen)除硅、硫、磷(lin)外，其他成分(fen)不予保(bao)證。如(ru)鋼號為(wei)Q235B(或(huo)C、D),則力學性(xing)能(neng)和各自不同的化學成分(fen)都要保(bao)證。Q235的A、B、C、D質量等級，其屈服(fu)強度和伸長(chang)率的要求基(ji)本(ben)相同。
碳素結構(gou)鋼(gang)的化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)和主要力(li)學(xue)性能(neng)分(fen)別見(jian)表(biao)1-22和表(biao)1-23。
②. 優質碳素結構鋼
優(you)質(zhi)碳(tan)(tan)(tan)素(su)結(jie)構鋼(gang)中，硫、磷(lin)含量均(jun)限制在0.035%以下，非金(jin)屬夾雜物也較少，其(qi)(qi)牌號用(yong)兩位數字表示(shi)(shi)，該(gai)兩位數表示(shi)(shi)鋼(gang)中平(ping)均(jun)含碳(tan)(tan)(tan)量的(de)萬分數，如45優(you)質(zhi)碳(tan)(tan)(tan)素(su)鋼(gang)，表示(shi)(shi)其(qi)(qi)平(ping)均(jun)含碳(tan)(tan)(tan)量為0.45%.無縫鋼(gang)管的(de)常用(yong)牌號為10、20優(you)質(zhi)碳(tan)(tan)(tan)素(su)鋼(gang)，其(qi)(qi)平(ping)均(jun)含碳(tan)(tan)(tan)量分別(bie)為0.10%和0.20%.
優質碳素結構鋼(gang)按含錳(meng)(meng)(meng)(meng)量(liang)不同分為普通含錳(meng)(meng)(meng)(meng)量(liang)（0.25%~0.8%)及較高含錳(meng)(meng)(meng)(meng)量(liang)（0.7%~1.2%)兩組。含錳(meng)(meng)(meng)(meng)較多的一組，在其牌號數字(zi)后加Mn,如(ru)50Mn,50表示其含碳量(liang)約0.50%,經查閱有關技術參數，其含錳(meng)(meng)(meng)(meng)量(liang)在0.7%~1.0%.
常(chang)用牌號的優(you)質碳素(su)結(jie)構鋼的化學(xue)成(cheng)分(fen)和力(li)學(xue)性能分(fen)別見表(biao)1-24、表(biao)1-25。
③. 鑄鋼(gang)
鑄(zhu)鋼通常(chang)用于制(zhi)造形狀復雜，難以鍛造，而(er)且對強(qiang)度要(yao)求較高的(de)零件(jian)，如中高壓閥門的(de)閥體。鑄(zhu)鋼牌(pai)號用其(qi)(qi)漢語拼音字(zi)頭和(he)(he)含碳量(liang)的(de)萬分數表示，如ZG20,表示20鑄(zhu)鋼，其(qi)(qi)平均含碳量(liang)約(yue)為0.20%.鑄(zhu)鋼的(de)鑄(zhu)造性(xing)能比鑄(zhu)鐵和(he)(he)其(qi)(qi)他有色金屬(shu)合(he)金的(de)的(de)，性(xing)能差。
3. 合金(jin)鋼(gang)
合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)就是在(zai)(zai)碳素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的基礎上(shang)，在(zai)(zai)冶煉時有目的地加入一些(xie)(xie)元素(su)，如硅（Si)、錳（Mn)、鉻（Cr)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、鈦（Ti)等，從而改善鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的某(mou)(mou)些(xie)(xie)性能(neng)或獲得某(mou)(mou)些(xie)(xie)工程需要的特殊性能(neng)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)、合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)、耐熱鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)等屬于特殊性能(neng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。管道工程中應用較多的合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管材是低合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。通常(chang)所(suo)說(shuo)的合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管道，一般是指低合(he)金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)管。
①. 低合金鋼(gang)
低(di)(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼的含(han)碳量較低(di)(di)，一(yi)般在0.1%~0.2%,通(tong)常以錳(meng)為主要合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素，含(han)量為0.8%~1.8%,還加入一(yi)些少量的合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素。低(di)(di)合(he)(he)金(jin)(jin)鋼牌(pai)號(hao)(hao)以數字和主要合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素的符號(hao)(hao)表示(shi)，如16Mn、16MnR.16MnR是用于壓(ya)力容(rong)器的專用鋼。
②. 不銹鋼
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(guan)道(dao)工(gong)程(cheng)中(zhong)常用(yong)的(de)(de)(de)是鉻鎳(nie)(nie)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)和(he)(he)鉻不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)。鉻鎳(nie)(nie)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)含(han)碳量較低(di)，含(han)鉻約(yue)為18%,含(han)鎳(nie)(nie)大于8%,俗稱18-8型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)。這種不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)在(zai)常溫下無磁性(xing)(xing)，經過1100~1200℃高溫淬火(huo)后(hou)，塑性(xing)(xing)很好(hao)，適合進行冷加工(gong)，但其切削加工(gong)性(xing)(xing)能(neng)不(bu)(bu)(bu)好(hao)。18-8型(xing)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)具有較好(hao)的(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)，能(neng)在(zai)高溫下保持較高的(de)(de)(de)強度(du)。它最大的(de)(de)(de)缺點是加熱(re)到1100℃之后(hou)緩慢冷卻過程(cheng)中(zhong)，或者(zhe)在(zai)450~850℃長時間加熱(re)時，奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶體(ti)(ti)內多余的(de)(de)(de)碳被析出，并以碳化鉻的(de)(de)(de)形(xing)(xing)式存在(zai)于奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶界(jie)(jie)的(de)(de)(de)邊(bian)沿(yan)。碳化鉻中(zhong)含(han)鉻甚高，而鉻來(lai)自晶體(ti)(ti)表層，故在(zai)靠近晶界(jie)(jie)的(de)(de)(de)晶粒表面形(xing)(xing)成(cheng)貧鉻，使其耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)和(he)(he)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)明顯降低(di)。
含有(you)穩定(ding)元(yuan)素鈦、鈮的(de)18-8不(bu)銹鋼，經過穩定(ding)化(hua)處理，可以避免形(xing)成碳化(hua)鉻，從而也(ye)就避免了晶間腐蝕，但非穩定(ding)型18-8不(bu)銹鋼不(bu)適(shi)用這(zhe)種處理方法。
關于18-8不銹(xiu)鋼的最低和最高(gao)工作(zuo)溫(wen)度(du)，有的資(zi)料中認為是(shi)－196~700℃,多(duo)(duo)數技術資(zi)料中沒有涉(she)及，這主要是(shi)因為這類極端的數值要受多(duo)(duo)方面條(tiao)件(jian)的制約，不能一概而(er)論(lun)。顯(xian)而(er)易見，其最高(gao)工作(zuo)溫(wen)度(du)必須低于可能產生(sheng)晶間腐蝕的溫(wen)度(du)，在(zai)較(jiao)高(gao)的工作(zuo)溫(wen)度(du)下，管(guan)材的許用應(ying)力會(hui)顯(xian)著降低。
③. 耐熱鋼
金(jin)屬材料的耐熱(re)性(xing)是指(zhi)在高(gao)溫下兼(jian)有抗氧(yang)化與高(gao)溫強(qiang)度的綜合性(xing)能，它(ta)包括(kuo)抗氧(yang)化鋼和熱(re)強(qiang)鋼兩(liang)類。
抗氧化(hua)(hua)鋼(gang)(gang)是(shi)在鋼(gang)(gang)中加入一(yi)定(ding)量的(de)鉻、硅、鋁等(deng)元素，它們與(yu)氧的(de)親和力大(da)，故優先氧化(hua)(hua)，在鋼(gang)(gang)材(cai)表面形成一(yi)層致密(mi)的(de)高(gao)熔點(dian)氧化(hua)(hua)膜(mo)，使鋼(gang)(gang)材(cai)與(yu)外界的(de)高(gao)溫汽化(hua)(hua)氣體(ti)隔絕，從而避免進一(yi)步氧化(hua)(hua)。常(chang)用的(de)抗氧化(hua)(hua)鋼(gang)(gang)有鐵(tie)素體(ti)鋼(gang)(gang)（如(ru)2Cr25Ni、0Cr13Al)和奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)（如(ru)0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等(deng)）兩(liang)種類別，其最高(gao)使用溫度在1000℃左右。
熱(re)強(qiang)(qiang)鋼(gang)是在鋼(gang)中加(jia)入鉻(ge)、鉬、鎢、釩、硅等元(yuan)素，除(chu)提(ti)高(gao)鋼(gang)材的(de)高(gao)溫(wen)強(qiang)(qiang)度(du)外，也(ye)提(ti)高(gao)其高(gao)溫(wen)抗氧(yang)化性(xing)。常用(yong)的(de)熱(re)強(qiang)(qiang)鋼(gang)有珠(zhu)光體鋼(gang)（如12CrMo、15CrMo,抗氧(yang)化最高(gao)使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)580℃)、馬氏體鋼(gang)（如1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等，抗氧(yang)化最高(gao)使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)750~800℃,熱(re)強(qiang)(qiang)性(xing)最高(gao)使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)480~540℃)、奧氏體鋼(gang)（如0Cr8Ni11Ti,抗氧(yang)化最高(gao)使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)850℃,熱(re)強(qiang)(qiang)性(xing)最高(gao)使(shi)用(yong)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)850℃).
