鋼管不僅用于運送流體和粉狀固體、交流熱能、制作機械零件和容器，它還是一種經濟鋼材。用鋼管制作建筑結構網架、支柱和機械支架，能夠減輕分量，節省金屬20~40%，而且可實現工廠化機械化施工。用鋼管制作公路橋梁不但可節省鋼材、簡化施工，而且可削減涂保護層的面積，節省投資和維護費用。大口徑鋼管具有空心截面，其長度遠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；按材質分為碳素結構鋼鋼管、低合金結構鋼鋼管、合金鋼鋼管和復合鋼管；按用途分為運送管道用、工程結構用、熱工設備用、石油化工工業用、機械制作用、地質鉆探用、高壓設備用鋼管等；按生產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，是熱處理應力作用所致。熱處理應力是比較復雜的問題，它既是產生變形和裂紋等缺陷的原因，也是提高工件疲勞強度和使用壽命的重要手段。

（2）因此，了解熱處理應力產生的機理和變化規律，并掌握控制內應力的方法是很重要的。熱處理應力是指由于熱處理因素（熱過程和組織轉變過程），在工件內部產生的應力。

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

（4）熱應力是由于在加熱或冷卻過程中，工件內各部位溫度變化的不同時性所形成的。例如對于一個實心工件來說，加熱時總是表面要比心部熱得快，而冷卻時心部要比表面冷得慢，這是因為熱量的吸收和散失都是通過表面進行傳導的。

（5）成分和組織狀態都不發生變化的大口徑鋼管，處于不同溫度時，只要線膨脹系數不等于零，都會引起比容的變化，因而在加熱或冷卻過程，在工件表心之間會產生相互張壓的內應力。顯然，工件內產生的溫度差愈大，熱應力愈大。

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，尤其是在淬火冷卻過程，會產生很大的熱應力。直徑為26毫米的鋼球，經700°C加熱后在水中冷卻時，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。繼續冷卻時，表面的冷卻速度減慢，而心部的冷卻速度相對地增快，當表面和心部的冷速近于相等時，它們的溫度差達到了大值。

（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，溫度差也全部消失。在急冷情況下產生熱應力的過程。

（4）冷卻初期，表層冷卻，它與心部之間開始產生溫度差。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，會阻礙表層向內自由收縮，因而形成了表層受張、心部受壓的熱應力。

（5）隨著冷卻的進行，上述溫度差繼續增大，產生的熱應力也相應增加，當溫度差達到較大值時，熱應力也大。如果這時的熱應力，低于鋼在相應溫度條件下的屈服強度，不會引起塑性變形，僅產生微量的彈性變形。

（6）進一步冷卻時，表層冷卻速度減慢，心部的冷速相應地加快，溫度差趨于減小，熱應力也逐漸降低。隨著熱應力的降低，上述彈性變形也相應減小。