方矩管（1）
方矩管(1)
这里所说的方矩管，是指的冷弯成型的方矩管。
冷弯方矩管是一种冷弯型钢。冷弯型钢，英语叫Cold-formed steel ，可能不少人不大了解它。按照不同的生产方法，我们一般将各种型钢分为2类:热轧型钢和冷弯型钢。热轧型钢是烧红的钢锭用轧机热轧而成，我们常见的角钢，槽钢，铁轨，工字钢等等，都是热轧型钢;冷弯型钢则完全不同，它是用带钢通过冷弯辊压的方法，将钢带成型为各种型材。热轧通过改变材料的厚度来成型，而冷弯则是通过改变材料的形状(角度或者曲率)来成型。
一般来说，热轧型钢比较厚，冷弯型钢比较薄。因为钢锭烧红了轧制，壁厚可以超过100mm。冷弯辊压则多数是从3mm~12mm的薄壁钢板，最厚的普碳钢板也不超过一英寸(25.4mm)，太厚的钢板我们很难将它们冷弯。
冷弯辊压与热轧成型是不同的型钢生产方法，它们都具有悠久的历史，迄今为止将近有100年了。我们骑的自行车轮毂，脸盆等等，就是用冷弯辊压的方法做的。不过，以前的冷弯型钢受材料、技术水平的限制，发展不快，冷弯型钢的产品很少，应用不广，所以人们很少了解它们。在最近30年里，随着材料科学，高频焊接，制造工艺的进步，冷弯型钢得到了极大的发展，以前采用热轧的型材(角钢，槽钢，C型钢，方矩管等)，以前需要用冲压、折边、剪板等复杂的工艺装备来生产的型材(门窗框架，物流货架，公路护栏，甚至家电产品，电气框架，医疗器材，汽车大梁等复杂型材)，今天都可以用冷弯型钢辊压成型的方法来生产。今天，冷弯型钢种类样式要比热轧型钢多几百倍，而且会越来越多。
冷弯型钢是一种经济断面型材，也是一种低碳环保的节能材料，它比热轧型钢更省料，比冲压折剪工艺更省力。由于它成型精确，容易加工，环保节能，所以在现代社会的百行百业得到了极为广泛的应用。从家里到路上，我们到处都可以见到冷弯型钢的身影:防盗门、钢窗、家具、健身器材、冰箱，空调，电脑，电梯，脚手架，护栏，从巨大的奥运鸟巢，到精细的打针针头，每一条
公路，每一座桥梁，每一辆汽车，每一艘船舶，每一幢高楼，都已经离不开冷弯型钢。今天，完全可以这样说，冷弯型钢是现代社会的骨架。
我们国家大规模生产和应用冷弯型钢这种东西的历史还很短，基本上是改革开放二十年后，到上世纪末，本世纪初，我国的冷弯型钢产业才真正起步。2000年，中国冷弯型钢的总产量还不到50万吨，到2010年，各种冷弯型钢的总产量已经超过300万吨。即使发展这样快，我们跟发达国家的平均水平还有很大差距。美欧、日本等西方发达国家比我们早发展了几十年，在技术工艺上，机组装备上都领先我们不少。今天，西方发达国家每生产一吨钢铁，其中就有200公斤是冷弯型钢，我们生产一吨钢铁，大约只有15公斤是冷弯型钢，从冷弯型钢占钢产量的比例来看，相当于人家的十分之一。
冷弯型钢形状很多，圆的，方的，扁的，有槽的，按生产方法的差别，我们大致上可以把它们分为2类:闭口型钢和开口型钢。闭口型钢需要高频焊接，开口型钢不需要焊接。
冷弯方矩管(以下简称方矩管)就是一种闭口型钢，它占冷弯型钢生产总量的50%以上，是冷弯型钢中最重要的型材。
(1)方矩管的用途和种类
方矩管应用很广，以功能来分类，可以基本上分为3种:
第一个用途，承重管，就是用来做梁柱。方矩管的承重性很好，连接起来比圆管更方便，所以在钢结构的建筑上的梁柱用得很多。开发区的厂房，机场车站，跨海大桥，水立方，鸟巢，东方明珠，钢结构的建筑，基本上都可以采用方矩管做承重梁柱。除了建筑，其他需要承重的东西，很多也可以采用方矩管做骨架，比如汽车的车架，集装箱，机器底座，武器台架，输电铁塔，通讯基站等等。
梁柱的功能是承重。所以一般要用比较厚的钢带来做，它的特点是必须具有低的屈强比。屈强比是材料屈服强度与抗拉强度的比值，屈强比越大，抗变形能力越好，但是材料的塑性会变差。塑性差了，建筑结构的可靠性就越小，因为它容易造成脆性破坏，脆性破坏是建筑结构的大忌，它会导致突然断裂。
方矩管经过冷弯辊压后，被辊压的地方产生塑性变形，晶粒变形，硬度提高，塑性降低，形成致密的纤维状，并在表面产生残余压应力区，这种现象叫冷硬化。冷硬化使管子屈强比大大提高，这是方矩管应用于建筑领域的大问
题
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。欧洲人近年来提出了一个要求:所有用于建筑的方矩管必须经过退火处理。目的就是为了消除残余应力，降低屈强比。在这方面，我们国家还没有人进行这方面的基础研究，所以也就没有方矩管用于建筑结构的相应要求和
标准
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。我们有时偶尔会看到有二、三十层的钢结构大楼，都是用方矩管做的梁柱，严格地说来，那些楼都还只是试验品。
第二个用途，支撑管，就是架子。世界上所有的机械产品，都要2样东西搭成:架子和面子，架子在里，面子在外，没有面子，架子还可以撑着;没了架子，面子就没了。圆管也能做架子，不过圆管的接头挺难弄齐整，方矩管又轻又牢又好看，是做架子的好东西。比如各种台架，家具家电，门窗框架，运动器材，等等。
架子的功能是支撑。支撑与承重有本质的区别。支撑的架子也需要承受一定的质量，但是，架子主要的作用是撑住面子。所以，它对屈强比没有什么要求，它的特点是对尺寸精度和表面质量却有较高的要求。有些地方还常常需要采用特殊的材料(比如铜，不锈钢等来制作)，或者进行表面防锈美化的处理(比如镀锌、镀铬、喷塑、上漆等)。
第三个用途，流体管，就是管子。输送流体当然是用圆管好，但是有些地方用圆管不方便，只好用方矩管。比如冷凝器管，不过在这方面方矩管用得不是很多。
管子的功能是输送。它的特点是密封。这类方矩管对于焊缝的密封性能，内壁的光滑程度有较高的要求，这就是要求管子要去除内毛刺，焊缝进行探伤，对用于特种溶液输送的方矩管，其内外面还需要进行防腐处理。
(2)方矩管的产品标准
标准是产品的依据。我国方矩管应用行业很多，但是在现实中标准极少，只有少数行业制定了不太完善的方矩管标准，多数行业则完全没有标准。
国内外已有的方矩管标准:
1，结构用冷弯空心型钢(GB/T 6728-2002);
2，客运汽车用冷弯方形(矩形)空心型钢(GB/T 6727-1986);
，冷拔异型钢管(GB/T 3094-2000 ) 3
4，结构用碳素钢冷成型圆截面和异型截面焊接钢管和无缝管(美国ASTM A 500)
5，一般构造用角型钢管 (日本 JIS G 3466)
6，建筑结构用冷弯矩形钢管 ( GB/T 178-2005)
7，结构型钢(英国 BS EN 10025:1993.S275JR)
8，冷弯成型结构中空管(英国 BS EN 10,219-1:1997.S275J2H)
9，焊接空心型材DIN 2395 (S235JRG2 EN 10025标准S275J0 EN 10025
标准 )(待续)
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