【标准解读】国家标准GB/T 27683-2023《铜及铜合金切削屑料及其回收规范》解读
国标GB/T 27683-2023《铜及铜合金切屑及其回收利用规范》解读
宁波博威合金材料有限公司 徐定阳
1.标准制定背景及意义
近年来，铜合金在通讯接插件、高铁、冶金、光学、电子元器件、电力、五金卫浴、机械工程、矿业等领域的应用越来越广泛，据统计，2023年我国铜加工材产量将达到2085万吨，其中机床车削产生大量切屑。众所周知，切屑如果管理严格，成分单一、纯度高，回收价值高，经过简单科学的环保处理后，即可回收再利用，直接熔化使用，生产出合格的产品。但我国在切屑回收、管理和使用方面存在诸多不足，经常发现夹杂物超标、混料、混入其他金属等现象。除铜成分范围广外，其他高端铜合金成分范围较为单一，切屑在成分中的使用比例无法提高，导致制造成本增加。即使直接进料后生产出来的产品也存在不少质量问题，品质无法保证，很多切屑直接变成废品，造成资源能源的二次浪费和环境的二次污染，经过严格的分选、预处理、熔体处理后也难以保持使用等级，因此企业需要加强工艺纪律和技术指导，亟待出台相关标准，规范铜及铜合金切屑的使用和国内外贸易。
本标准《铜及铜合金切屑及其回收利用规范》与GB/T 38470-2023《再生铜合金原料》和GB/T 38471-2023《再生铜原料》同步修订，确定了协调、互补的修订原则。本标准在充分考虑以再生铜及铜合金原料国际进口及贸易规范为重点的原材料标准的基础上，进一步拓宽了适用范围，重点突出了切屑的回收再利用流程和规范，构建了更加全面、系统的管理体系，高效、科学地指导国内外铜及铜合金切屑的回收利用，从而促进资源循环利用，提高行业整体环保水平和经济效益。
《铜及铜合金切屑及其回收利用规范》标准的修订，可以规范铜加工企业及下游客户对铜切屑的储存、再利用、交易和流通等行为，有利于降低铜合金加工材生产成本，提高铜的回收利用率，对提高合金产品的国际竞争力、优化高端铜合金产业发展具有重大作用。
2.主要工作流程
根据国家标准化管理委员会、有色金属标准化委员会《关于转发2021年第二批有色金属国家、行业、协会标准制（修）订计划的通知》（国标办发[2021]19号）（项目号：国标办发[2021]108号），铜及有色金属国家标准《铜合金切屑及其回收规范》制（修）订计划（项目编号：-T-610）的起草任务已经完成。计划下发后，起草组多次召开会议落实任务，对标准进行预审，经与会专家讨论后，形成征求意见稿，并在网上发布征求意见。 2022年7月完成技术专家审查，2022年11月通过全国有色金属标准化技术委员会重金属分技术委员会全体委员审查，标准于2022年11月报批，于2023年8月6日发布，2024年3月1日正式实施。
3.标准主要内容
3.1 标准名称及适用范围
3.1.1本标准由GB/T 27683-2011《易切削铜合金切屑回收处理规范》修订而来，标准中的产品是铜及铜合金材料经车削、铣削等机加工方法产生的切屑，切屑的表观特征是切屑的性质。经与会专家一致同意，标准名称改为《铜及铜合金切屑及其回收处理规范》，此标准名称规定产品是铜及铜合金切屑的使用范围有所扩大，方便铜及铜合金切屑生产、使用和回收单位查询标准时方便快捷；另一方面也体现了铜及铜合金切屑回收处理标准的重要性，也符合目前国家标准整合精简工作，其他铜合金切屑不再单独制定标准。
3.1.2本文件规定了铜及铜合金切屑的分类、定义、回收管理、包装、储运及回收利用要求，本标准中的铜及铜合金涵盖纯铜、高铜、黄铜、青铜、镍银等产品，以便客户在生产加工零件后回收切屑。
3.1.3本标准适用于铜及铜合金切屑的回收利用管理，可供节约铜资源、提高废旧金属回收再利用水平、低碳节能减排管理参考。
3.2 分类
众所周知，铜及铜合金可分为纯铜、高铜、黄铜、青铜和白铜五大类。不同种类的铜合金切屑混用，降低了切屑的使用价值，会造成资源浪费，增加企业成本。本标准将切屑按牌号成分、挥发物含量进行分类，企业将同等级的切屑单独放置、回收，减少分拣加工造成的资源浪费。根据《铜及铜合金废料》规定，纯铜切屑是由机械加工产生的纯铜切屑组成，允许混入少量其他铜合金切屑或铁切屑，在本标准中，为了更好地利用纯铜切屑，对纯铜切屑进行了更为严格的规定，不允许混入其他铜合金切屑或铁切屑。黄铜切屑分为1~4级4个等级，高铜、青铜、白铜分为1~2级。切削性能分类见表1。
3.3 技术要求
3.3.1外观质量、挥发分及夹杂物
3.3.1.1外观质量
在贮存和运输过程中，切屑中不应含有明显的夹杂物如灰尘、污泥、结晶盐、纤维粉末和一些非铜金属如铁、铝、不锈钢等，如果这些夹杂物和非铜金属完全不合格，应目视观察切屑的大小，如果切屑的尺寸不符合要求，建议用120目（直径0.125mm）筛子进行筛选，筛下物不应超过1%（目的是筛出锉屑和磨屑），并且不应有滴落现象。
3.3.1.2 挥发性物质
挥发物通常是加工时加入的切削油，或者在储运过程中混入的雨水。如果岩屑中的挥发物含量过高，将会产生以下危害：
1）熔化时熔铜会喷出，造成人身伤害、设备损坏等安全隐患。
2）切屑中含有大量挥发物。铜合金在冶炼和铸造过程中会产生大量的水蒸气，水蒸气分解产生的氢气随温度的升高而增多，熔体中氢含量过高，铸造后在铸锭内部产生气孔缺陷。气孔缺陷是一种破坏金属连续性的缺陷，严重影响产品组织和性能。
考虑到切屑中挥发物含量的危害，挥发物含量代表了该批切屑的质量和价值，客户和铜加工企业通过检测挥发物含量来确定该批切屑的金属含量，从而确定该批切屑的价值。
目前，切削切屑挥发物检测方法主要有四种，在GB/T 27683-2011《易切削铜合金切削废屑回收利用规范》标准中采用氢氧化钠脱脂清洗烘干法；在GB/T 38470-2019《再生黄铜原料》标准中采用酒精脱脂清洗烘干法；欧洲标准BS EN 12861-2018《铜及铜合金再生料》中采用350℃烘干除油法。此外，维兰德采用的230℃烘干除油法也受到市场青睐。
编制组对以上四种方法进行了验证，为保证能够充分检测出切割碎片中的挥发物含量，挥发物的测试条件设定为温度350℃、重量300g、时间1h。
3.3.1.3 包含内容
切屑在生产、储存和流通过程中，由于管理不规范等原因，经常会带入非金属夹杂物。当此类夹杂物过多时，在铜合金冶炼过程中精炼剂无法将其除去，导致铜合金内部组织疏松。夹杂物、夹渣等质量缺陷影响产品表面和内部质量以及最终使用性能。夹杂物在燃烧过程中可能产生二恶英等有毒有害气体，污染环境，危害健康。因此，切屑中夹杂物的含量越低，对环境和身体的危害就越小。切屑中夹杂物越多，对产品质量的影响就越大，无法生产出高质量的产品，生产过程中还会产生大量的固体废物。T 38470-2023《再生铜合金原料》对1#黄铜切屑的夹杂物含量进行了规定，其中夹杂物含量不得超过0.8%。本标准采用夹杂物含量不超过0.8%的指标来保证切屑的质量。
3.3.2 化学成分
化学成分是切屑纯度的重要指标，化学成分是否稳定直接影响熔铸成分的稳定性，GB/T 13587-2020《铜及铜合金废料》标准中仅对漆包线、变压器铜、电机铜、4#铜料及纯铜屑有指标要求，规定在标准5.4.2中。Ⅱ级至Ⅷ级废铜的化学成分由供需双方协商确定，并在订货单（或合同）中注明。在铜及铜合金屑的回收过程中，铜等主要元素的含量决定了成交价值。市场上切削加工用铜合金材料种类繁多，由于种类繁多，很难鉴别每种屑的化学性质。对于纯铜屑、其他类型的1级、2级铜屑，其加工前均应符合成分要求（具体成分可参照GB/T 5231《加工铜及铜合金化学成分》最新版本），或由供需双方协商确定并在订货单中注明。黄铜3级、4级屑均是由成分相近的混合屑组成的，其化学成分也由供需双方协商确定并在订货单中注明。
3.3.3 放射性污染物和危险废物
鉴于放射性污染物、危险废物等对人体和环境的危害，本标准与GB/T 38471-2023《再生铜原料》、GB/T 38470-2023《再生铜合金原料》均有明确的规定。
3.4 回收
下游切割加工铜合金企业应按牌号分别收集、存放切屑。即切屑应按单一牌号收集、存放。纯铜切屑及其他类型的1、2级切屑可直接回收利用，经成分合格后，可直接或烘干后入炉生产同牌号产品。但在实际生产中，切割加工铜合金的企业通常在同一车间的同一台机床上加工不同牌号的产品，由于管理不规范、废料筐、对铜合金知识缺乏等原因，切屑经常混用。同一种牌号的切屑可以混合使用，如HPb59-1、HPb57-4等铅黄铜产品，这两个牌号的铜、铅含量虽然有差异，但混合后，可根据实际含量生产出少量成分相近的铜合金产品（有时甚至需要重新熔炼，然后根据实际成分检测结果），导致生产和检测成本增加。但不同种类的切屑如铋黄铜与铅黄铜是不能混合的，因为铋黄铜中对铅含量有严格的限制，过高的铅含量会影响产品质量，造成产品开裂，影响ROHS检测等品质问题。所以，同种切屑能混合使用还是需要切屑厂与铜加工企业协商确定。其他类别如高铜、青铜、白铜，即使同属一类，主要元素成分相似，但其他元素成分却有很大差别，混合使用对品质影响很大，所以除非供需双方同意，不建议将高铜、青铜、镍银切屑混合使用。因为切屑回收有以下规定：
1）纯铜、高铜、青铜、白铜矿屑应按单个品位进行回收。
2）黄铜屑应按单一品牌回收，经供需双方协商同意，可回收同类黄铜屑混合回收。
3)除非供需双方同意，不同种类的切屑不应混合。
3.5 使用
本标准对不同等级的切屑有不同的用法，见表3。
鉴于上述挥发物含量过高的危害，对于挥发物含量大于2%的切屑，应按图1所示的工艺流程进行脱脂、干燥。
四项标准实施的重要意义
与BS EN 12681-2018《铜及铜合金回收料》相比（见表4），虽然GB/T 27683-2023《铜及铜合金切屑及回收规范》在切屑合金种类、检测项目、挥发物、使用方法及处理方法等方面优于BS EN 12681-2018《铜及铜合金回收料》，但种类及内含物与欧洲标准相比仍有欠缺，总体上标准水平与欧洲标准相近，相当于国内先进水平。
《铜及铜合金屑物回收处理规范》标准的实施具有以下几方面的重大意义：
1、行业标准化引领：该标准为铜及铜合金切屑回收加工再利用树立了标杆，有效整合了行业操作规范，大幅减少了市场操作的混乱性和不确定性，保证了回收料的高纯度和品质，大幅减少杂质的混入，提高了资源利用效率。
2、资源循环利用、经济节约：作为铜加工过程中的重要副产品，切屑的高回收价值得以充分挖掘，标准实施后，实现了资源的最大限度回收再利用，有效遏制了资源不必要的浪费和流失以及环境的二次污染，对缓解当前铜资源紧缺状况、促进绿色循环经济发展做出了不可估量的贡献。
3、经济效益显著提高：目前铜价处于高位波动，标准化回收工艺不仅提高了切屑的回收率和利用率，还直接降低了铜加工企业的生产成本，从而提高了高端铜合金市场的竞争力，经济效益显著。
4.推动永续发展：深度契合永续发展的核心理念，透过降低环境负荷、提升生产效率与产品品质，为达成双碳目标、实现永续发展贡献力量。
综上所述，《铜及铜合金切屑及其回收规范》标准的实施，是铜加工产业链上下游的一次全面优化升级，不仅规范了仓储、再利用、交易、流通体系，还深刻影响着铜合金加工材成本结构，促进了资源高效循环利用，加快了绿色生产、环保发展步伐，为高端铜合金产业优化发展注入了强劲动力，对提升我国铜合金产品在国际市场的竞争力具有深远意义。
TC4，钛合金无缝管具有优良的耐腐蚀性能，广泛应用于石油设备和深海设备。YS/T 1594-2022《锻造钛合金无缝管》是宝鸡市拓普达钛业有限公司、西北机电工程研究院、江南工业集团有限公司、宁夏中色金航钛业有限公司、新疆祥润新材料科技有限公司根据企业内控标准和各公司生产技术协议及用户技术要求，在产品实际生产使用情况统计、分析、优化的基础上编制的。标准于2023年4月21日发布，2023年11月1日实施。
1. 标准制定背景
1.管道应用技术背景
1）发达国家在船舶及海洋工程设备上广泛使用TC4及钛合金管，提高了设备的安全性和可靠性，减轻了设备重量，减少了设备损坏和维修次数，大大延长了使用寿命。
2）TC4，钛合金管，不仅能在较低的温度下使用，而且在350度时仍能保持其力学性能，这种钛合金易于热处理，缺口敏感性小，易于焊接，对大多数化学介质具有耐腐蚀性能。
3）在海洋设备中，主要用于舱室、筒体、管道等部件，由于海洋中的舱室、筒体、管道等要承受海水的压力，海洋冲刷力较大，钛合金焊管，经检测，焊缝的力学性能与基体相差0.95，且焊缝的耐腐蚀性能比基体差，所以要求采用无缝管，壁厚要求高，TC4，管组织均匀。
4）TC4，钛合金无缝管具有优良的耐腐蚀性能和较高的屈强比，广泛应用于石油装备、海洋设备的重要配套部位，对石油装备的使用和经济指标具有十分重要的意义，可以大幅度降低成本。
2. 生产流程
目前国内外市场上很难找到直径大于140mm的TC4钛合金无缝管，主要原因是TC4室温强度高，屈服强度高，冷变形困难。目前生产钛合金管的方法有以下几种：
（1）传统钻、挤压工艺：钻、挤压加工是直接将钛合金棒材通过钻孔、镗孔加工而成，无需经过加热工序和压延加工，材料利用率极低，一般在40%以下；大尺寸产品采用加热挤压，造成管材组织难以控制，组织不均匀，加工余量大，综合成本很高。
（2）传统穿孔（曼式）+冷轧工艺：冷轧工序复杂，生产效率极低，需多道次轧制，道次间变形量小，道次间退火能耗高，酸洗污染环境，此工艺只适用于轧制变形抗力较小的纯钛及合金管，此工艺成品率在75%左右，只能生产低合金钛合金。
国内部分企业依托核心技术和先进设备GFM径向锻造机，采用斜轧穿孔方式制成管坯，提高材料利用率；通过在相变点以下加热，使芯棒管同时进行四向锻造变形，单道次变形量可达45%，总变形量可达65%，突破了制造高强度钛合金TC4（）管的技术难点。组织充分细化，加工余量小，独创了海水管路系统用大口径钛合金管制造技术集成。填补了我国锻造生产石油用钛合金无缝管制造工艺的空白。工作模拟图见图1。
3.管材应用案例见图2，锻造钛合金无缝管见图3
2. 标准制定流程
2020年11月30日，工业和信息化部办公厅下达了《锻造钛合金无缝管》行业标准制定任务，计划编号为：2020-1201T-YS，完成时间2022年，技术单位为全国有色金属标准化技术委员会。
1. 起草阶段
1.1召开标准进度汇报及进度协调会议
2021年4月21-22日，全国有色金属标准化委员会在贵阳召开行业标准《锻造钛合金无缝管》任务落实会，确定立项起草单位为：宝鸡市拓普达钛业有限公司、西北机电工程研究院、江南工业集团有限公司、宁夏中色金航钛业有限公司和新疆祥润新材料科技股份有限公司，并组织编制组进行调研、收集资料，负责试验总结工作和征求意见稿（一）及编制说明的编写工作。
2021年6月24日至26日，中国有色金属标准计量质量研究院在新疆伊宁主持召开了有色金属材料标准工作会议，与会专家对标准进行了认真、深入的讨论，本次标准组成员根据与会专家的意见建议进行了整理、修改，于2021年7月形成了标准征求意见稿和编制说明。
1.2 意见征集阶段
本标准起草组将征求意见稿发给了中核宝钛锆业有限公司、西安云鑫新材料科技股份有限公司、西部超导材料科技股份有限公司、金堆城钼业有限公司、陕西茂松新材料有限公司、宝鸡有色金属技术经济研究院、宝鸡赛福石油机械有限公司、西部金属材料有限公司等11家单位，其中有生产单位，也有使用单位。广泛征求意见。11家企业回复了函件，其中9家有意见，2家无意见。本标准起草组直接采纳了他们的9条修改建议或意见，并形成了征求意见表，详见《标准征求意见汇总处理表》。收集意见，形成征求意见稿。
2021年10月27日，全国有色金属标准化技术委员会在江苏常州召开有色金属材料标准工作会议，讨论宝钛集团股份有限公司编制的《锻造钛合金无缝管》，12家单位28名代表参加了会议。与会专家和代表经过认真审议和广泛充分的讨论交流，对标准征求意见稿提出了如下修改意见和建议。
2022年3月，本标准起草组根据各单位提出的意见和建议，对征求意见稿进行了继续修改完善，形成了标准送审稿及其编写说明，并提交标准化委员会对送审稿进行审查。
三、标准主要指标、内容及判定依据
3.1 产品类别
锻造钛合金无缝管根据使用要求仅包括TC4、TC4EL钛合金牌号。
3.2 化学成分
TC4、TC4EL的成分符合国家标准GB/T 3620.1《钛及钛合金牌号与化学成分》。
3.3 尺寸和尺寸公差
根据生产设备的生产规格能力、市场对TC4及钛合金管材的需求量、海洋压力对设备的影响，管材最小壁厚为10mm，受设备能力影响最大壁厚为40mm，外径大小根据用户需求及设备的生产能力及管材范围确定，见表1。
3.4 外径允许偏差
管材外径、壁厚的允许偏差根据加工设备和用户使用要求而定，交货尺寸允许偏差符合表2的规定。
3.5 力学性能
3.5.1 室温力学性能
力学性能指标（见表3）是根据多年来提供给客户的TC4及钛合金管数据及生产设备能力制定的，取样位置为任意管端。
3.6 低倍组织
管材横向端面上的低倍组织不允许有裂纹、折叠、气孔、偏析、缩孔、金属或非金属夹杂及其他目视可见的冶金缺陷。
3.7 微观结构
双相组织区域应无完整的原始β晶界，转变β基体上的等轴α组织，或等轴α与拉长α组织，以及部分断裂、畸变的晶界α、层状α均属于可接受组织。
3.8 超声波探伤
按GB/T 5193 的规定进行管子超声波检测时,其验收等级应按照合同中的规定执行。
3.9 表面质量
允许管道的表面具有较小的划痕，凹痕，凹坑和皱纹，而外径的允许偏差不超过一半。
3.10维度检查
3.10.1外径，壁厚和长度尺寸应使用相应精度的测量工具来测量；
3.10.2直度测试是将管道放在平台上，并用触角仪测量直度。
IV
下表4显示了2018年，2019年和2020年锻造产生的一些钛合金管的机械性能，数据分析在5中显示。
在2019年至2020年的用户性能统计数据中，该绩效指数已通过大规模生产检查和应用的室温绩效指数进行了科学和合理的态度，这可以完全满足市场的调整需求。标准中指定的机械性能是科学和合理的，制造商同时进行了大量调整，同时，高放大倍数和低差异测试性能完全满足了管道性能指标；
The YS/T1143-2016 " and Alloy Pipes for and Gas" does not the room of pipes, only the room of TC4 pipes, and the are Φ50mm-Φ200mm×(8-30)×≤; this The are based on the GB/T1143-2016 and the , and of TC4 and TCELI pipe data based on users' needs for many years.
在为2019年至2020年的管道提供了统计数据，发现管道的化学成分必须为100％，并且需要进行5％的效果。过程在任何末端都采样室温机械性能，并且性能应满足表6的要求。
五、结论
根据2021年中国钛制造商的统计数据，海洋工程的应用约占钛材料的总产量的8％，而在2018年，海洋钛加工材料的应用在过去的三年中，该机油量为129％。等等。随着海洋设备的转型和升级以及石油工业的持续发展，需求将大大增加。
该标准中指定的技术要求是科学和合理的，真正可靠地反映了伪造的钛合金合金无缝管的生产和应用。
该标准是科学的，并且具有很高的适用性。