ICS 77.180 OCSH99
YB
中华人民共和国黑色冶金行业标准
YB/T4054-2021 代替YB/T4054--2006
无缝钢管常用穿孔顶头技术条件 Technical specifications of comrnon piercing-plug for seamleas steel tube
2021-07-01实施
2021-03-05发布
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YB/T4054--2021
前言
本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标催化文件的结构和起草规则》的规定起章。
本文件代替YB/T4054-2006无继钢管常用穿孔顶头技术条件》。与YB/T4054-2006相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：
a）拓展了适用范用，增加了对使用”的要求（见1，2006年版的1》 6）对规范性引用文件进行了调整、补充和更新（见2，2006年版的2）；心）“结构、型式和顶头各部位名称*一章改为以“术语和定义”的方式述，增加了六种新型顶头结
构示意图：更新了图2照片：术语"氧化层"改为"氧化膜”，并细化了氧化膜结构说明（见3，2006 年版的3；
d）顶头用钢翻除了45，3Cr2W8V牌号，增加了20Cr2Ni3Mo、20CrNi3W2Mo.20CrNi4V牌号，增
加了化学成分范围表；增加了对锻造项头用钢中夹杂物的规定（见4.2.2006年版的4.2）； e) 毛坏增加正火的要求（见4.3.1，2006年版的4.3.1）
增加了“内水冷式项头内腔不允许存在范播超过内腔总面积10%的粘砂，夹渣等续陷”的要求见4.3.2.12006年版的4.3.2.1)；
g》 增加了铸件未注尺寸公差要求（见4.3.2.3）； h) 增加了锻件未注尺寸公差要求（见4.3.3.3） i 机械加工，“热处理”改为”表面氧化处理”、“尾孔尺寸公差带或螺纹公差带”改为“头安装尺
寸”（见4.4.1.1.2006年版的4.4.1.1) j) 增加了“锁紧柱销槽（孔）定位尺寸、喽水孔直径（见零。1.2a）2006年版的4.4.1.2a））， k) 除了对单个分散缺陷的深度要求（见4.4.2b）。2006年版的4.4.2b））； 1) 明确了顶头的热处理要求（见4.5.1，2006年版的4.5.1） m）翻除了“氧化层颜色不允许出现红褐色”的要求（见4.5.2.2006年版的4.5.2） n) 内层氧化膜厚度由*不小于0.1mm”改为“不小于0.15mm”，脱碳层深度由*不大于1.5mm”
改为不大于1.2mm（见4.5.3，2006年版的4.5.3） 0) 增加了“焊接要求*（见4.6）； p): 增加了一种钢的化学成分分析方法（见5.1，2006年版的5.1）： q 明确氧化处理顶头的检查用同炉处理、间材质试样进行。明囊了氧化膜厚度测定方法（见5.2
2006年版的5.2）， r) 增加了“锻造顶头应按熔炼炉号检测非金具夹杂物含量（见6.1.2006年版的6.1） 0“批量抽检”改为"按图检验”（见6.3.2006年版的6.3）
s)
t): 进一步明确了氧化检验用试样应是间材质、同炉处理的试件，明确了复验取样的具体部位。增加
了硬度判定准则（见6.5，2006年版的6.5） u）增加了顶头使用”的相关要求（见?）。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由冶金机电标准化技术委员会妇口。 本文件起草单位：常州宝菱重工机械有限公司。
1 YB/T4054---2021
本文件主要起草人：朱建军、薰春光、赵伟、芮肯法、全小兵。 本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为： --1991年首次发布为YB/T40541991，2006年第次修订一本次为第二次修订。
Ⅱ YB/T4054—2021
无缝钢管常用穿孔顶头技术条件
1范围
本文件规定了无缝钢管常用穿孔顶头的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、使用、标志、包装、运输和储存。
本文件适用于穿制碳素钢、低合金钢无缝钢管的铸造、锻造穿孔顶头的制造和使用。
规范性引用文件
2
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T197—2018普通螺纹公差（ISO965-1:2013，MOD) GB/T222钢的成品化学成分允许偏差 GB/T223.5钢铁酸溶硅和全硅含量的测定 还原型硅钼酸盐分光光度法（GB/T223.5-
2008,ISO4829-1:1986,ISO4829-2:1988,MOD)
GB/T223.11 钢铁及合金铬含量的测定 可视滴定或电位滴定法（GB/T223.11—2008，ISO 4937:1986,MOD)
GB/T223.13 钢铁及合金化学分析方法 硫酸亚铁铵滴定法测定钒含量 GB/T223.19 钢铁及合金化学分析方法 新亚铜灵-三氟甲烷萃取光度法测定铜量 GB/T223.25 钢铁及合金化学分析方法 丁二酮重量法测定镍量 GB/T223.26 钢铁及合金钼含量的测定 硫氰酸盐分光光度法 GB/T223.43 钢铁及合金 钨含量的测定 重量法和分光光度法 GB/T223.59 钢铁及合金磷含量的测定 铋磷钼蓝分光光度法和锑磷钼蓝分光光度法 GB/T 223.60 钢铁及合金化学分析方法高氯酸脱水重量法测定硅含量 GB/T223.63 钢铁及合金化学分析方法 高碘酸钠（钾）光度法测定锰量 GB/T223.68 钢铁及合金化学分析方法 管式炉内燃烧后碘酸钾滴定法测定硫含量 GB/T223.69 钢铁及合金碳含量的测定 管式炉内燃烧后气体容量法 GB/T224 钢的脱碳层深度测定法（GB/T224—2019，ISO3887：2017，MOD） GB/T231.1金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法（GB/T231.12018，ISO6506-1：
2014,MOD)
GB/T1031产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廊法表面粗糙度参数及其数值 GB/T1184-1996形状和位置公差未注公差值 GB/T1804一2000一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T4336碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法） GB/T6414—2017铸件尺寸公差、几何公差与机械加工余量（ISO8062-3：2007，MOD） GB/T10561-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法(ISO4967：1998(E)，IDT) GB/T123622016钢质模锻件公差及机械加工余量
1 YB/T4054—2021
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
穿孔顶头piercing-plug 无缝钢管穿孔工序的内变形工具。 注：穿孔顶头外表面为主要工作面，包括穿孔锥、辗轧锥，常用穿孔顶头结构型式与顶头各部位名称见图1。
支承面
支承面
锁紧销槽
锁紧销槽
穿孔锥
辗轧锥 反锥
穿孔锥
操轧维 反锥
顶头体L 外冷、内锥孔连接(快换)顶头
顶头体L a）外冷、直孔连接顶头
b)
支承面
支承面
锁紧销槽
辗轧锥 反维 锁紧销槽顶头体L 内外冷、尾柄连接顶头
辗轧锥 反锥顶头体L
穿孔锥
穿孔维
c）外冷、尾柄连接、分体式顶头
d)
支承面
支承面
喷水
，连接爆纹
连接螺纹
穿孔锥
银轧锥 反锥
穿孔锥 操轧维反锥
顶头体L
顶头体L 内冷、螺纹连接顶头
f）内冷、带喷水孔、螺纹连接顶头
e)
支承面
喷水孔
支承面
锁紧销植
连接螺纹
纽
穿孔锥 振轧维 反锥顶头体L
导向锥
穿孔锥 辗轧锥 反锥
导向锥
顶头体L
h）内冷、带喷水孔、柱销连接、主动旋转扩孔顶头
g）内冷、螺纹连接扩孔顶头
图1 常用穿孔顶头主要结构型式示意图
2 YB/T4054—2021
3. 2
氧化膜oxidationfilm 采用热处理方法使顶头表面金属氧化生成的一层氧化物保护膜。 注：在显微镜下观察氧化膜结构从内向外依次为：过渡区、内层氧化膜、外层氧化膜，氧化膜结构见图2。过渡区为半
氧化状态，呈“棘爪状”或“树根状”的氧化物与脱碳状态的基体共存，一般视过渡区为内层氧化膜的一部分，根据伸人基体的氧化物“爪”的平均高度和过渡区内氧化物所占面积的比例计人内层氧化膜厚度。内层氧化膜是指与顶头基体直接相连的较细密多孔的氧化物膜，其主要成分为FeO。外层氧化膜是指内层氧化膜以外的较致密、呈大块状氧化物膜，其主要成分为FezO。
L过渡区
L过渡区
内层氧化膜外层氧化膜
内层氧化膜 外层氧化膜
氧化膜
顶头基体
氧化膜
顶头基体
a）过渡区为“棘爪状”氧化膜
b）过渡区为“树根状”氧化膜
图2氧化膜结构示意图
4技术要求
4.1总体要求
穿孔顶头（以下简称“顶头”）应按供需双方认可的图样及技术文件制造，并符合本标准规定。如有特殊要求，由供需双方协商确定。 4.2材料 4.2.1顶头用钢牌号
顶头用钢牌号推荐从表1中选取，选用其他牌号材料由供需双方协商确定。
4.2.2化学成分
化学成分（熔炼分析）应符合表1规定，成品化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。
3 YB/T4054—2021
4.2.3 钢中夹杂
锻造顶头用钢允许存在的非金属夹杂物含量应符合：A类、B类、C类、D类夹杂物不大于GB/T 10561一2005评级图片1.5级，非金属夹杂物总量A+B+C+D不大于4.0级。
表1 常用穿孔顶头材料牌号及化学成分
化学成分（质量分数)/%
牌号 20CrNi3 0.17~0.24 40.17~0.370.30~0.60 0.60~0.90 2.75~3.15 20Cr2Ni3Mo 0.15~0.25 0.20~0.40 0.50~1.0 1.0~1.50 2.50~3.500.15~0.40 20CrNi3W2Mo 0.15~0.25 0.80~1.10 0.30~0.60 0.60~0.90 02.75~3.250.20~0.40 20CrNi4V 0.17~0.240.17~0.370.25~0.55 0.70~1.10 03.25~3.75
V
c
Si
Cr
Ni
Mo
W
Mn
-
1.50~1.70
0.15~0.30
35CrMo 0.32~0.400.17~0.37 70.40~0.60 0.80~1.10 4Cr5MoSiV 0.33~0.430.80~1.200.20~0.50 4.75~5.50 4Cr5MoSiV1 0.32~0.450.80~1.200.20~0.50 4.75~5.50 注1：表中所有牌号有害残余元素含量S≤0.030%、P≤0.030%、Cu<0.30%。 注2：表中未规定含量时允许Ni<0.5%、W≤0.30%、Mo≤0.30%，其余元素含量总和≤0.30%。 注3：用于铸造顶头时，牌号20CrNi3、20CrNi4V、35CrMo中推荐Si:0.20%~0.40%。
0.15~0.25 1.10~1.600.30~0.60 1.10~1.75 0.80~1.20
4.3毛坏 4.3.1铸件或锻件使用要求
根据使用要求，顶头毛坏可采用铸件或锻件。铸件或锻件应切除冒口或飞边，并经正火、回火处理，硬度控制在170HBW280HBW，毛坏尺寸及偏差应符合毛坏图样或工艺文件规定。 4.3.2铸件 4.3.2.1 铸件上的残砂、氧化皮、多肉、飞边等应清除干净，内水冷式顶头内腔不允许存在范围超过内腔总面积10%的粘砂、夹渣等缺陷。 4.3.2.2 铸件表面允许存在：
a) 在加工余量范围内的缺陷； b) 铸件内腔非加工面上难于清除且不影响装配的多肉； c) 铸件内腔非加工面上深度不超过该处壁厚的1/8且不超过5mm，单个缺陷直径不大于10mm，
在100mm×100mm内不多于2处、总面积不超过所在面积的1.5%的缺陷。
4.3.2.3 铸件尺寸未注公差按不低于GB/T6414一2017中DCTG12级执行。 4.3.3锻件 4.3.3.1 锻件内腔非加工表面应光洁平整，形状和尺寸应符合图样的要求。 4.3.3.2 锻件不应有过烧现象。表面如有裂纹、折叠、锻伤、夹层等局部缺陷，应作如下处理：
加工面上的缺陷，其深度不超过单面加工余量的50%时，允许不清除； b）非加工面上的缺陷，其深度在锻件尺寸公差范围内时，允许铲除和修整，铲修后应打磨平滑。
a)
4.3.3.3 3锻件尺寸未注公差按GB/T12362--2016普通级执行。 4 YB/T4054—2021
4.4机械加工要求 4.4.1尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度 4.4.1.1表面氧化处理后，顶头安装尺寸及其表面粗糙度应符合图样的要求，其余尺寸及表面粗糙度，在表面氧化处理前应符合图样的要求。 4.4.1.2图样中未注公差尺寸的极限偏差应符合：
a）顶头尾孔直径（锥柄直径）、外圆直径、锁紧柱销槽（孔）定位尺寸、喷水孔直径、长度应执行GB
T1804—2000m级； b) 螺纹公差带应执行GB/T197—20187G级； c）其他未注公差尺寸的公差等级应执行GB/T1804一2000最粗v级。
4.4.1.3图样中未注位置公差应符合：
a）支承面对轴线的垂直度符合GB/T1184--1996H级； b）外表面对轴线的圆跳动符合GB/T1184—1996K级。
4.4.1.4图样中未注表面粗糙度应符合GB/T1031中的规定：
a) 顶头尾孔或螺纹部位：Ra不大于6.3μm； b) 其余加工表面：Ra不大于12.5μm。
4.4.2机械加工后的项头表面，不允许有沟痕、碰伤等。如出现铸造缺陷，应满足：
a) 穿孔锥部位不允许缺陷存在； b) 辗轧锥部位允许有单个分散的直径不大于1mm的缺陷存在，且缺陷总数不多于3处；
c) 其余部位允许有不影响使用性能的缺陷存在。 4.5热处理要求 4.5.1顶头应进行正火、回火十正火、回火十氧化处理。 4.5.2采用氧化处理的顶头表面应生成与基体组织黏附性良好的致密的氧化膜。 4.5.3采用氧化处理的顶头的内层氧化膜厚度应不小于0.15mm，氧化膜总厚度不大于1.0mm，脱碳层深度应不大于1.2mm；基体（脱碳层除外）硬度应不低于220HBW。 4.5.4除采用氧化处理外，亦可采用其他表面处理工艺以满足顶头使用要求。 4.6焊接要求 4.6.1顶头结构需要焊接时，特殊材料焊接必须按照经过验证的焊接工艺规范执行。 4.6.2顶头表面因缺陷修复需要焊补时，应符合：
a) 穿孔锥表面不允许补焊修复； b) 补焊前必须将缺陷清理干净； c) 焊材应采用与顶头本体材质相同的材料； d) 焊接必须按照经过验证的焊接工艺规范执行。
5试验方法
5.1化学成分分析方法按GB/T223系列标准中相应部分、GB/T4336或能保证标准规定准确度的其他方法进行。 5.2采用氧化处理的顶头，对同炉处理的同材质试样进行硬度检测，并采用金相法检查氧化膜厚度、脱碳层深度、夹杂物含量。
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