高新宇

(東北輕合金有限責任公司,黑龍江 哈爾濱 150060)

GB/T 6893-2022《鋁及鋁合金拉(軋)制管材》已正式實施。該標準的前身GB/T 6893-2010《鋁及鋁合金拉(軋)制無縫管》國家標準發(fā)布至本次修訂已經(jīng)有十多年時間,期間我國鋁加工業(yè)高速發(fā)展,特別是鋁加工裝備水平和管材應用需求有了較大變化。在管材軋制裝備方面,三輥軋制代替二輥軋制,產(chǎn)品質量得到大幅的提升;在產(chǎn)品需求方面,航空航天、壓力容器以及汽車等相關行業(yè)的發(fā)展,特別是國產(chǎn)民用客機和新能源車的高速發(fā)展,帶來了對航空用高性能管材和汽車用有縫管的需求;在產(chǎn)品技術要求方面,開發(fā)了新牌號,增加了擴口、壓縮、彎曲、氣密性、焊合性能、鹽霧腐蝕、晶間腐蝕等性能指標。十多年來,我國鋁加工工業(yè)發(fā)生了巨大的變化,對于標準也有了更多的需求。為了滿足行業(yè)發(fā)展需求,配合國家相關政策,主編單位聯(lián)合國內科研院所、高校以及企業(yè)對GB/T 6893-2010《鋁及鋁合金拉(軋)制無縫管》國家標準進行了修訂。

1 標準發(fā)展歷程

GB/T 6893-2022《鋁及鋁合金拉(軋)制管材》的歷史版本分別是GB/T 6893-2010《鋁及鋁合金拉(軋)制無縫管》,GB/T 6893-2000《鋁及鋁合金拉(軋)制無縫管》,GB/T 6893-1986《工業(yè)用鋁及鋁合金拉(軋)制管》。GB/T 6893-1986代替的是原冶金工業(yè)部標準YB 1702-77《鋁及鋁合金拉制管材》。GB/T 6893標準的發(fā)展歷程反映了我國鋁工業(yè)的發(fā)展史。1986年版的GB/T 6893仍然保留著全部的自主牌號和狀態(tài),牌號采用L、LY、LF、LD分別代表鋁、硬鋁、防銹鋁和鍛鋁,狀態(tài)用M、CZ、CS、Y2、Y分別代表退火、淬火自然時效、淬火人工時效、半硬和全硬狀態(tài);2000年版的GB/T 6893則開始與國際接軌,引入國際牌號,采用全新命名方式的國產(chǎn)牌號;2010年版的GB/T 6893開始增加了部分國產(chǎn)自主的高強鋁合金管材,實現(xiàn)了部分管材的軍民融合;2022年版的GB/T 6893增加了汽車用盤管、汽車用有縫管、航空用高強管,管材品種覆蓋范圍更廣。

2 標準修訂過程

國家標準化管理委員會于2020年3月6日發(fā)布《國家標準化管理委員會關于下達2020年推薦性國家標準計劃(修訂)通知》(國標委發(fā)〔2020〕6號),下達了《鋁及鋁合金拉(軋)制無縫管材》國家標準的修訂任務,計劃號為20200723-T-610。2021年5月,完成標準征求意見稿;2021年9月,完成標準審定;2021年9月,完成標準報批;2022年3月,標準正式發(fā)布;2022年10月,正式實施。

3 標準修訂原則

基于《國家標準化發(fā)展綱要》和“中國制造2025”等戰(zhàn)略需求,本標準修訂提升我國鋁合金拉(軋)制鋁合金管材標準水平,主要原則如下:

一是與國外先進標準全面對標、達標,促進標準水平提升,充分檢索和對比國外先進標準,吸收國外先進標準的編制經(jīng)驗。

二是擴大標準適用性和覆蓋面,實現(xiàn)優(yōu)化完善推薦性國家標準的目標。標準增加了航空、航天工業(yè)發(fā)展需求的新牌號,增加了滿足汽車、空調等領域發(fā)展需求的有縫管、盤管等內容。

三是提升標準實用性,完善標準的技術指標體系。標準增加了擴口性能、壓縮性能、壓扁試驗、彎曲試驗、低倍組織、鹽霧腐蝕、晶間腐蝕性能,滿足航空、汽車領域的產(chǎn)品需求;增加氣密性、焊合性能,滿足有縫管的氣密性和焊合性能要求。

四是促進產(chǎn)業(yè)質量提升,標準增加了航空用管材的過程控制、汽車用管材的質量保證要求。

4 標準的主要修訂內容和依據(jù)

1)修改標準名稱和適用范圍

標準名稱由《鋁及鋁合金拉(軋)制無縫管》修改為《鋁及鋁合金拉(軋)制管材》,刪除了無縫管的限定。通過調研國內需求發(fā)現(xiàn),我國生產(chǎn)的汽車、空調等領域用的拉制有縫管尚沒有對應的標準。為解決國內標準空白問題,參考國外同類標準ASTM B 483-2020《一般用鋁及鋁合金拉伸管材》,將本標準的范圍擴大,增加了有縫管,標準適用范圍修改為“本文件適用于鋁及鋁合金拉(軋)制無縫管、有縫管?！?/p>

2)增加術語和定義

按照GB/T 1.1-2020的編寫規(guī)則,標準中增加了“術語”章節(jié),增加了“盤管”的術語,除了盤管外,其他術語引用自GB/T 8005.1。

3)修改了產(chǎn)品分類

原GB/T 6893-2010中“產(chǎn)品分類”安排在“要求”章節(jié)中。按照GB/T 1.1-2020的編寫規(guī)則,修訂后將產(chǎn)品分類內容獨立為一章。原GB/T 6893-2010中沒有包括有縫管內容,產(chǎn)品分類中僅列出了無縫管牌號和狀態(tài);新標準中增加了有縫管內容,在分類中列出了類別、牌號、狀態(tài)和尺寸規(guī)格。

通過對國內生產(chǎn)企業(yè)的全面調研確定管材合金包括無縫管33個牌號,有縫管7個牌號,其中增加了2017AO、2017AT3、2024T3、2D12O、2D12T4、2A14O、2A14T6、3003H12、3003H24、3003H18、3A21H12、3026O、3103O、5B02O、6061T8、6082T4、6082T6、7A09T6、7075T6等牌號和狀態(tài)。由于國內原采用2017牌號的產(chǎn)品已經(jīng)由2017A牌號代替,因此,刪除了2017牌號?；贕B/T 16475的定義和實際調研結果,刪除了2024牌號的T4狀態(tài)。

4)增加了質量保證

GB/T 6893-2022作為通用類標準適用范圍較寬,其中航空和汽車兩個領域用產(chǎn)品較為特別。為滿足航空工業(yè)對鋁合金管材的需求,標準參考了GB/T 40321《高強高韌型Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金板材》中的過程控制要求,增加了航空用鋁合金管材的過程控制要求;為滿足汽車工業(yè)對鋁合金管材的質量需求,增加了汽車用鋁合金管材質量保證要求。質量保證內容旨在提升重點領域產(chǎn)品的質量控制,促進行業(yè)進步。

5)化學成分修改

標準的化學成分符合GB/T 3190的規(guī)定,但GB/T 3190-2022《變形鋁及鋁合金化學成分》中的5A02鋁合金與原GB/T 3190-2008版的有變化,為提升產(chǎn)品環(huán)保要求,刪除了Mn元素的代替元素Cr的選項,使用者如有添加Cr要求的應注意,其他牌號沒有變化。

6)尺寸偏差、外觀質量不變

尺寸偏差仍然是采用GB/T 4436-2012的普通級,GB/T 4436是鋁合金管材的尺寸偏差基礎標準,使用至今已得到行業(yè)的認可,鑒于現(xiàn)有尺寸偏差控制技術都是按照GB/T 4436-2012設定,對GB/T 4436-2012修訂的結果存在不確定性,且標準中引用了GB/T 4436-2012的具體等級,標準尺寸偏差依然采用GB/T 4436-2012帶年代號的版本。外觀質量要求不變。

7)修改了力學性能要求

管材的力學性能是標準的核心要素,力學性能是以國內生產(chǎn)企業(yè)實際生產(chǎn)情況為基礎并參考了國外同類標準而確定。為滿足不同領域的需求,標準針對不同牌號的力學性能采用了不同的處理方法,因參考標準和國內實際使用情況不同,有的合金保留了A、A50 mm和全截面試樣A50 mm三種斷后伸長率,有的合金參考EN 754-2:2016標準保留A和A50 mm兩種斷后伸長率,還有的合金參考ASTM B210-2019標準保留A50 mm和全截面試樣A50 mm,國產(chǎn)牌號合金按照實際需求,保留A、A50 mm和全截面試樣A50 mm,具體修改如下:

國際牌號不可熱處理強化合金力學性能主要參考EN 754-2:2016。按照GB/T 16475對HX1～HX8狀態(tài)規(guī)定,室溫拉伸力學性能存在一定梯隊關系,當超出該指標關系時,則應為另一個狀態(tài)。GB/T 6893-2000和ASTM B210-2019僅給出了最低值,無法最終確定上限指標,因此,不可熱處理強化鋁合金力學性能主要參考EN 754-2:2016。標準調整了1035、1050A、1050、1060、1070A、1070、1100、1200、5052、5083、5754鋁合金力學性能對應的壁厚范圍,原標準不限定壁厚范圍,本標準參考EN 754的規(guī)定,將O狀態(tài)管材壁厚調整為不大于20 mm,H14狀態(tài)管材壁厚調整為不大于10 mm的壁厚;按照統(tǒng)計結果,采用正態(tài)分析確定3A21鋁合金與3003鋁合金力學性能基本一致,力學性能參考了EN 754-2:2016;新增的3026鋁合金的抗拉強度Rm、規(guī)定非比例伸長應力Rp0.2、斷后伸長率沒有參考的依據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果及其與3003鋁合金的力學性能的對比分析來確定。

國際牌號可熱處理強化合金的力學性能參考了ASTM B210-2019以及SAE AMS 4065K、SAE AMS 4067J、SAE AMS 4069F、SAE AMS 4070N、SAE AMS 4071N、SAE AMS 4079H、SAE AMS 4080P、SAE AMS 4081J、SAE AMS 4082P、SAE AMS 4083M、SAE AMS 4086N、SAE AMS 4087J、SAE AMS 4088K、SAE AMS 4065K等標準。可熱處理強化鋁合金以航空用鋁合金為主,其中2024、6061鋁合金都是民用航空的主要牌號,而目前民用航空的主要標準仍然是以AMS標準體系為基礎。因此,本標準的可熱處理強化鋁合金力學性能主要參考了ASTM B210。標準刪除了2017鋁合金,增加了2017A鋁合金,主要是2017鋁合金已經(jīng)被2017A鋁合金代替使用;2024鋁合金力學性能參考ASTM B 210-2019進行了調整,保留了O狀態(tài),刪除了T4狀態(tài),增加了T3狀態(tài)、T42狀態(tài);6061鋁合金力學性能參考ASTM B 210-2019、SAE AMS 4080P-2016、SAE AMS 4081J-2016、SAE AMS 4082P-2014、SAE AMS 4083M-2019進行了調整,并將O狀態(tài)管材壁厚調整為不大于20 mm;6082鋁合金的力學性能參考了EN 754-2:2016;7075鋁合金力學性能參考了ASTM B210-2019。

國產(chǎn)鋁合金牌號力學性能確定主要依靠數(shù)理統(tǒng)計,部分產(chǎn)品參考國外同類牌號。2A11、2A12鋁合金按照各尺寸規(guī)格實際統(tǒng)計結果并結合具體規(guī)格能夠制作的試樣,對斷后伸長率進行了調整;2D12、5B02鋁合金力學性能參考對應型號標準;2A14鋁合金參考GJB 1744A-2018并結合實際數(shù)據(jù),對斷后伸長率進行了調整;5A02、5A03、5A05、5A06、6A02、7A04、8A06鋁合金的力學性能不變,對規(guī)格上限進行限定;根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計并與國外同類7075鋁合金管材數(shù)據(jù)對比確定了7A09鋁合金的力學性能。

8)修改了顯微組織要求

本標準明確了“經(jīng)淬火處理的管材” 的顯微組織不準許有過燒,主要是不經(jīng)過淬火處理的管材,其經(jīng)過的處理溫度不易或者不能產(chǎn)生過燒,部分狀態(tài)是無法檢驗過燒組織。

9)修改了低倍組織要求

低倍組織通常是航空類管材有檢驗要求,在最早國國內標準GBn 221-1984中就有對3A21鋁合金管材的低倍組織晶粒度的要求:晶粒度不大于二級。由于目前依然有這樣要求訂貨的產(chǎn)品,為滿足國內軍工領域用管材的需求,本標準修改了低倍組織要求。

10)修改了渦流探傷要求

渦流探傷是評價管材表面或近表面質量的無損檢測方法,航空、汽車等產(chǎn)品都會有渦流探傷需求。因此,標準規(guī)定需要渦流探傷的鋁材應在訂貨單(或合同)中注明。隨著渦流技術的發(fā)展,其可探傷規(guī)格范圍也有了較大變化,刪除了規(guī)格限制。

11)增加了擴口、壓縮、壓扁、彎曲性、氣密性、焊合、鹽霧腐蝕、晶間腐蝕性能要求。

增加擴口、壓縮、壓扁、彎曲性能主要是為了滿足航空用管材和汽車用管材的需求。航空領域的輸油管連接時需要對擴口、壓縮、壓扁和彎曲性能進行評價,汽車用無縫管、有縫管以及盤管需要檢驗焊縫和管路連接等也需要評價這些性能。增加的性能指標主要包括5B02鋁合金擴口性能、其他航空管擴口以及有縫管擴口性能,1035鋁合金壓縮性能,5B02鋁合金、5A02鋁合金壓扁性能,汽車類產(chǎn)品的彎曲性能等。

增加了氣密性和焊合性能,主要是評價有縫管的焊合質量,特別是汽車領域用的有縫管和盤管需要氣密性和焊合性能的評價。

增加了鹽霧腐蝕、晶間腐蝕性能,主要是滿足航空和汽車領域對腐蝕性能的需求,主要涉及2D12和2017A鋁合金航空管材的晶間腐蝕。

5 標準水平分析

本標準修訂過程中主要指標性能參考了EN 754-2:2016《鋁及鋁合金冷拉棒材和管材 第2部分:力學性能》、ASTM B 210-2019《鋁及鋁合金拉伸無縫管》、ASTM B 483-2020《一般用鋁及鋁合金拉伸管材》。其中無縫管內容主要參考了EN 754-2:2016和ASTM B 210-2019,有縫管內容參考了ASTM B 483-2020。為了兼顧航空用鋁合金管材的需求,參考了SAE AMS 4065K-2007、SAE AMS 4067J-2007、SAE AMS 4069F-2015、SAE AMS 4070N-2015、SAE AMS 4071N-2017、SAE AMS 4079H-2017、SAE AMS 4080P-2016、SAE AMS 4081J-2016、SAE AMS 4082P-2014、SAE AMS 4083M-2019、SAE AMS 4086N-2015、SAE AMS 4087J-2020、SAE AMS 4088K-2015,與國外先進標準相比,標準規(guī)定的15項主要技術指標,其中6項關鍵指標達到或優(yōu)于國外先進標準;為兼顧所有品類管材,僅尺寸偏差1項略低于國外先進標準,與國際其他同類標準等同;8項技術指標在國外同類標準中沒有規(guī)定。標準整體參考國外最先進的標準,同時,基于國內大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計優(yōu)化了國內產(chǎn)品技術指標。綜合技術要求達到了國際先進水平。

6 標準的創(chuàng)新點

本標準的創(chuàng)新性主要集中在三個方面,一是標準首次將有縫管和盤管收入標準,是標準的一項重大創(chuàng)新,本標準的制定解決了有縫管和盤管沒有標準依據(jù)的問題;二是標準工作制定過程中,主要參考了歐洲和美國的先進標準,特別參考了AMS 系列標準,為我國民用航空鋁合金材料發(fā)展提供支撐;三是標準引入了很多新的技術指標,這些指標涵蓋了汽車、空調等領域的應用需求,大大地提高了標準的應用范圍。

標準的先進性方面,本標準充分吸收了EN 754-2:2016、ASTM B 210-2019、ASTM B 483-2020三大國外先進標準最新版本的重要技術指標,標準的綜合指標達到了國際先進水平。同時,增加了質量保證一章,質量要求是保證產(chǎn)品質量的重要依據(jù),國內外生產(chǎn)民用航空、汽車類用產(chǎn)品均需要制作質量控制文件,而本文件規(guī)定的質量保證則是該要求的精華,充分發(fā)揮了的標準引領生產(chǎn)的作用。

7 結束語

1)我國的拉(軋)制鋁合金管材標準自新中國第一家鋁廠誕生而發(fā)展至今已經(jīng)有70年的歷史,起步較晚,大體上經(jīng)歷了仿蘇、自我建設、仿美、仿歐以及目前的自我體系完善的一個過程,技術上與國外先進水平差距很小。

2)從仿制到創(chuàng)新是一個艱難的過程,但我國的鋁合金標準已經(jīng)到了創(chuàng)新階段,只有完成自我創(chuàng)新才能實現(xiàn)標準的技術進步,最終實現(xiàn)標準引領的作用。

3)標準的技術指標來源于基礎數(shù)據(jù)。我國的鋁合金檢測方法類標準已經(jīng)完成了全面修訂, 自此,已經(jīng)實現(xiàn)了方法的全面對標,為未來建立有效的標準數(shù)據(jù)庫提供了支撐。