1、1铜包铝管国家标准（送审稿）编制说明1 任务来源根据国家标准化管理委员会以国标委综合201550 号文件和 全国有色金属标准化技术委员会有色标委201537 号文件关于编制 2016 年有色金属国家、行业、协会标准项目计划的通知，项目计划为201559 号 20152295-T-610铜包铝管国家标准，由江苏兴荣高新科技股份有限公司、苏州富瑞铜合金科技有限公司负责起草制定，完成年限 2016 年。2 工作简况2.1 立项目的和意义铜包铝管（简称 CCA 管），其特征为：管材外层为铜，内层为铝合金，层间为铜铝原子间金属键构成的冶金结合层，结合层不可分离，铜重量占管材总重的比例为 53%3%。空调
2、、冰箱、冰柜、空气源热水器、冷热水机等管材的热交换及连接管材一直主要采用铜管和内螺纹铜管。中国空调的产量一直保持着非常高的发展速度，到 2010 年的产量已达 1 亿台/年，其他制冷等行业也一直在高速发展着，到 2010 年使用铜管超过 100 万吨。金融危机以来，受供求关系的影响及国外掌握资源的企业的操控，电解铜价格已从每吨 2.5 万元上涨到 5 万元左右，以空调为例，铜管在空调成本中的比例已提高到 25%以上，铜管企业和空调制造企业的经营成本急剧上升，上下游的用户都不堪重负。如何消化由于铜材涨价所导致的成本高企，尤其是如何找到合适的更新换代管材，摆在了众多企业的面前。使用理想的替代材料是
3、今后的发展方向和趋势，铜包铝管国家标准可为空调与制冷设备制造业提供管材原材料的保障。铜包铝管目前主要由江苏兴荣高新科技股份有限公司生产，已销售了 500 吨以上。主要用于家用空调、除湿机、移动空调、冰箱、冰柜和空气源热水器、冷热水机、工业制冷用列管换热器、射频电缆内导体等。目前执行的是企业标准。随着管材推广与应用，市场需求会逐步增长。管材的出口情况：目前主要出口到泰国、意大利、韩国、马来西亚、巴西、日本等国家。数量约150 吨/年。国内外还没有铜包铝管的相应国家标准或国际标准，制定标准时参考相关的铜管国标。2.2 申报单位简况江苏兴荣高新科技股份有限公司（以下简称“兴荣高科”或“兴荣公司” ）
4、成立于 1998 年，2001年经江苏省政府批准改制为股份公司，目前注册资金 6119 万元，专业从事有色金属管、带材生产及其成套装备开发和制造。是目前国际上唯一能提供精密铜管连铸连轧工艺及成套装备、并拥有自主知识产权的制造商；是世界上原创性发明冶金结合铝包铜管、并独家掌握核心技术及成套装备的企业，在国际铜管材加工领域具有重大影响。目前，公司设有一个专业化的科研所，一个规模化的设备制造2厂，参股合资经营一个年产能 5 万吨的精密铜管生产基地（江苏兴荣美乐铜业有限公司） 。本公司现有员工约 400 人，其中专职开发研究人员 80 名。系国家级创新型企业、省高新技术企业、省民营科技企业。2.3 主
5、要工作过程2.3.1 标准立项江苏兴荣高新科技股份有限公司在发明了高效节能冶金结合铜铝复合管（铝包铜管：YST 960-2014、YST 961-2014）之后对工艺进行了深度开发，2008 年又开发成功了铜层在外的铜包铝管，收集整理该管材的各种试验数据及客户应用信息，制定了铜包铝管管材企业标准，通过对企业标准的不断完善和修改，于 2008 年 Q/320411AWK003-2008铜包铝管管材企业标准在江苏省常州市技术质量监督局备案、并发布执行，经历了 6 年多的应用实践。众多客户的试验及检测表明，该材料在空调管件、空调连接管、冰箱、空气源热水器、冷热水机、射频电缆内导体等管材上完全可以替代
6、铜管，取得了理想的替代效果。于 2015 年申请铜包铝管国家业标准的制定任务，国家标准计划项目：201559 号 20152295-T-610。2.3.2 项目分工为了完成铜包铝管标准制定任务，江苏兴荣高新科技股份有限公司、苏州富瑞铜合金科技有限公司成立了标准编制小组，并落实起草任务，确定标准的主要起草人，拟定该标准的工作计划。具体分工为：复合管销售部负责市场信息收集及执笔；复合管技术质量部、生产部负责标准试验数据的验证。各部门分工明确，紧密合作，进行了全面的市场调研、资料查询，收集了大量的管材测试、用户使用方面的相关技术数据，比较全面和准确地了解铜包铝管在空调制冷、射频电缆内导体等领域的需求
7、及其技术要求，为本标准的制定提供了依据。本标准在制定过程中，与用户进行了多次沟通，以此来保证本标准的数据采集和各项技术指标的验证以及标准文本的编制任务的顺利完成。2.3.3 主要起草过程经过标准编制组及有关人员的共同努力，通过对国内外众多客户的应用现状及发展趋势分析，并结合铜包铝管生产企业的实际生产技术数据，编制小组于 2015 年 11 月上旬起草完成了该标准讨论稿。2015 年 11 月 16 日18 日由全国有色金属标准化技术委员会主持在广东中山进行了该标准的第一次工作会。与会专家对标准的讨论稿进行了认真、热烈的讨论，对管材规格、状态等提出了宝贵意见和建议。2015 年 11 月下旬20
8、16 年 2 月上旬，编制小组根据中山工作会议要求，起草部门在此基础上对标准进行了认真修改，并对标准涉及的各相关企业进行广泛调研和数据统计，结合企业的内控技术指标和检验数据形成了本标准的征求意见稿。2016 年 2 月下旬标准起草单位下发各有关单位广泛征求意见，编制小组根据各单位的回函意见对标准进行修改完善，并对各项性能指标进行了检测数据对比，5 月上旬修改完善了形成了标准预审稿。33 编制原则本标准中的技术要求参照 GB/T 17791-2007空调与制冷设备用无缝铜管 （修订版） ，并结合铜包铝管的实际情况而制定。标准编制工作组负责收集生产、检验数据、市场需求及客户要求等信息，确定了铜包铝
9、管国家标准的编制原则和编制依据：1）查阅相关标准和国内外客户的相关技术要求；2）根据制冷及射频电缆内导体等领域的特点，力求做到标准的合理性与实用性；3）根据管材工艺的成熟与完善、技术发展水平及测试数据确定技术指标取值范围；4）完全按照 GB/T 1.1 和有色加工管材标准和国家标准编写示例的要求进行格式和结构编写。4 确定标准主要内容的论据4.1 标准题目与适用范围4.1.1 本标准立项名称为“铜包铝管”，英文名称“Copper clad aluminum tube”,在标准征求意见的过程中未提出其他建议，仍确定为此项标准的名称。4.1.2 规定了本标准适用范围：本标准适用于以非电解质为制冷剂
10、的家用空调、中小型中央空调制冷设备和射频电缆等用管材。其他类似使用场合参照现有规定。4.2 要求4.2.1 管材分类管材分类是对管材的牌号、状态、规格的规定，同时规定了管材标记方法。相关情况分别说明如下：（1）管材外层是 T2 铜，内层是 3003 铝合金，复合牌号 T2/3003。（2）软态（O60）为本标准唯一状态。（3）尺寸规格：根据目前市场需求现状及实际生产技术，确定本标准规格为：外径 4mm20mm，壁厚0.4mm1.0mm；直管长 400mm10000mm；经供需双方协商，也可供应其它规格的管材。（4）管材标记方法：按照 GB/T 1.1-2009 的规定，管材标记按管材名称、标准
11、编号、牌号、状态、规格的顺序表示，标准中给出了管材的典型标记示例。4.2.2 化学成分本标准的化学成分分别按照外层铜和内层铝给出：管材外层 T2 铜化学成分应符合 GB/T 5231 中相应牌号的规定；管层内层 3003 铝合金化学成分应符合 GB/T 3190 中相应牌号的规定。4.2.3 外形尺寸及其允许偏差4.2.3.1 管材的外径和壁厚4每一批管材在出厂前企业须对外形尺寸进行严格的抽样检测，外径与壁厚检测数据见表 1 所示，规定的外形尺寸及允许偏差见表 2。表 1 管材实测外径和壁厚检测数据统计表 单位：为毫米规格 样品数量/个 外径检测结果范围 数据偏差范围 壁厚检测结果范围 数据偏
12、差范围6.350.5 100 6.346.37 -0.01+0.02 0.480.51 -0.02+0.019.520.7 100 9.519.54 -0.01+0.02 0.680.72 -0.02+0.0212.70.8 100 12.6712.72 -0.03+0.02 0.780.81 -0.02+0.0115.880.9 100 15.8515.90 -0.03+0.02 0.880.93 -0.02+0.0319.051.0 100 19.0319.09 -0.02+0.04 0.971.03 -0.03+0.03表 2 管材的外形尺寸及允许偏差 单 位 为 毫 米4.2.3.2
13、管材长度尺寸偏差管材抽样实测的长度数据如表 3 所示，规定的管材长度及其允许偏差列于 4。表 3 管材长度度及其允许偏差实测统计表规格/mm样品数量/个长度检测结果范围/mm规格/mm样品数量/个长度检测结果范围/mm 6.350.5 100 10911093 12.70.5 100 330133049.520.7 100 330331 15.880.9 100 42014206表 4 管材长度允许偏差 单位为毫米长度 长度允许偏差400600 +206001800 +2018004000 +20400010000 +204.2.3 室温拉伸力学性能力学性能是铝包铜管管材所涉及的重要技术指标，
14、力学性能可以通过拉伸试验进行检测。管材的室温力学性能实际检测数据列于表 5、表 6、表 7，检测非比例延伸强度数据统计分析见直方图 1，抗拉强度数据统计分析见直方图 2、断后伸长率数据统计分析见直方图 3，规定的管材的室温力学性能列于表 7。平 均 外 径 壁 厚0.4 0.6 0.6 0.8 0.8 1.0公 称 尺 寸 允 许 偏 差允 许 偏 差4 15 0.05 0.04 0.05 0.0615 20 0.06 0.06 0.075表 5 管材的室温力学性能检测统计表（非比例延伸强度）规定的非比例延伸强度/MPa 正态分布曲线左边 正态分布曲线右边规格/mm样品数量(个)非比例延伸强度
15、检测结果范围/MPa 下限 U 上限 L平均值MPa标准偏差MPa标准指标系数u1接收概率 %标准指标系数u2接收概率 %标准指标接收概率 %6.350.5 100 6274 58 82 69.6 4.0332 2.8761 49.99 3.0745 50.00 99.999.520.7 100 6275 58 82 69.8 3.7124 3.1785 50.00 3.2863 49.99 99.9912.70.8 100 6376 58 82 70.1 3.9670 3.0502 49.99 2.9997 49.99 99.9815.880.9 100 6276 58 82 69.7 4.
16、0988 2.8545 49.99 3.0009 50.00 99.9919.051.0 100 6475 58 82 70.2 4.2477 2.8721 49.99 2.8000 50.00 99.99注：u 1（U）/；u 2（L）/6图 1 管材非比例延伸强度直方图列举表 6 管材的室温力学性能检测统计表（抗拉强度）规定的抗拉强度/MPa 正态分布曲线左边 正态分布曲线右边规格/mm样品数量(个)抗拉强度检测结果范围/MPa 下限 U 上限 L平均值MPa标准偏差MPa标准指标系数u1接收概率 %标准指标系数u2接收概率 %标准指标接收概率 %6.350.5 100 146160 14
17、0 170 154.8 4.0332 3.6695 49.99 3.7687 50.00 99.999.520.7 100 147161 140 170 155.1 3.7124 4.0674 50.00 4.0136 49.99 99.9912.70.8 100 149163 140 170 155.3 3.9670 3.8568 49.99 3.8114 49.99 99.9815.880.9 100 147162 140 170 154.9 4.0988 3.6352 49.99 4.0125 50.00 99.9919.051.0 100 148163 140 170 155.6 4.
18、2477 3.6725 49.99 4.1158 50.00 99.99注：u 1（U）/；u 2（L）/7图 2 管材抗拉强度直方图列举表 7 管材的室温力学性能检测统计表（断后伸长率）正态分布曲线左边规格/mm样品数量(个)断后伸长率检测结果范围规定的断后伸长率U平均值 标准偏差标准指标系数 u接收概率 %正态分布曲线右边接受概率标准指标接收概率 %6.350.5 100 3746 30 40.2 2.5674 3.9728 49.96 50.00 99.969.520.7 100 3643 30 38.6 2.5622 3.3565 49.94 50.00 99.9412.70.8 10
19、0 3640 30 37.8 2.2988 3.1756 49.93 50.00 99.9315.880.9 100 3741 30 38.5 2.5362 3.3515 49.95 50.00 99.95 19.051.0 100 3641 30 38.1 2.5678 3.1544 49.93 50.00 99.93 注：u（U）/8图 3 管材断后伸长率直方图列举表 8 管材的室温力学性能牌 号 状 态 抗 拉 强 度 RmMPa规 定 非 比 例 延 伸 强 度 RP0.2MPa断 后 伸 长 率 A%T2/3003 软 （ O60） 140 58 82 304.2.5 晶粒度铜包铝管
20、结合层较特殊，高温长时间退火，结合层易形成脆而硬的 CuAL2，此物质几乎没塑性，管材稍加变形量铜铝立即分层。另一方面，基材铝是采用的 3003 铝合金，虽然是铝锰合金，高温下铝晶粒成长速度也相当迅速，所以，铝的退火也提倡快速火。铝包铜管退火是采用感应退火，即：瞬间升温，瞬间冷却，正好符合铜铝结合层及铝退火的要求。结合层没有形成脆硬物的条件，铜铝的变形组织从形核到晶粒成长过程短，晶粒长不大。感应退火瞬间形成高温，铜铝同时形核，同时成长，所以晶粒都较均匀。现举规格为 20*1.0 的管材软态退火后晶粒，铝晶粒见图 4，铜晶粒见图 5。9图 4 规格 20*1.0 铜包铝管铝晶粒图 5 规格 20
21、*1.0 铜包铝管铜晶粒 0.015mm0.030mm管材实测铜铝晶粒度见表 9表 9 管材实测铜铝平均晶粒度统计表平均晶粒度/mm规格/mm 样品数量(个)铜 铝6.350.5 100 0.0100.020 0.0209.520.7 100 0.0100.025 0.02512.70.8 100 0.0150.025 0.03015.880.9 100 0.0150.025 0.03519.051.0 100 0.0150.03 0.035根 据 实 测 铜 铝 平 均 晶 粒 度 及 用 户 不 同 使 用 要 求 ， 规 定 铜 包 铝 管 铜 铝 的 的 平 均 晶 粒 度 见 表10
22、表 10 铜 包 铝 管 的 平 均 晶 粒 度牌 号 平 均 晶 粒 度 /mmT2（ 外 层 ） 0.005 0.035T2/30033003（ 内 层 ） 0.0454.2.6 扩口试验实测扩口率见表 11，规定的扩口率见表 12。表 11 管材实测扩口率规格 样品数量/个 实测扩口率 /%6.350.5 100 3845109.520.7 100 394712.70.8 100 364315.880.9 100 374419.051.0 100 3746标准规定的管 材 扩 口 试 验 要 求 见 表 12。表 12 管材的扩口率外 径 /mm 扩 口 率 /% 冲头锥角/ 0 结 果
23、 10 35 10 3260 试 验 不 应 产 生 肉 眼 可 见 的 裂 纹 与 裂 口4.2.7 压扁试验铜包铝管出厂前都要进行压扁试验，如规格 4*0.4 的压扁试验，样管见图 6.图 6 规格为 4*0.4 的软态铜包铝管试 验 方 法 按 GB/T 246 的 规 定 进 行 。 管 材 进 行 压 扁 试 验 时 ， 压 扁 后 两 壁 间 距 等 于 壁 厚 ， 试 样 没有 产 生 肉 眼 可 见 的 裂 纹 与 裂 口 ， 见 图 7。图 7 规格为 4*0.4 的软态铜包铝压扁试验后4.2.8 涡流探伤管 材 的 涡 流 探 伤 检 验 按 GB/T 5248 的 规 定 进 行 ， 采 用 穿 过 式 探 头 探 伤 时 ， 标 准 样 管 人 工 缺 陷 为 通 孔 ，其 孔 径 应 符 合 表 13 的 规 定 ， 孔 径 允 许 偏 差 不 大 于 0.02mm。表 13 标 准 样 管 人 工 缺 陷 孔 径 单 位 为 毫 米管 材 外 径 管 材 壁 厚 人 工 标 准 缺 陷 孔 径
