钢是应用最广泛的工程材料。按化学成分，钢可以分为碳钢和合金钢两大类。碳钢是含碳量低于2.16%的铁、碳合金，此外，还有少量锰、硅、硫、磷等杂质元素。合金钢则是在碳钢基础上，为了获得某些特定性能，在钢的冶炼过程中有目的地加人某些元素。不锈钢也属于合金钢。
1. 碳钢的分类
钢材的分类方法有以下几种。
①. 按化学成分分类
a. 低碳钢 含碳量小于0.25%.
b. 中碳钢 含碳量在0.25%~0.55%.
c. 高碳钢 含碳量大于0.55%.
②. 按用途分类
a. 碳素结构钢 含碳量0.7%以下的工程结构和机械零件用钢。
b.碳素工具钢 含碳量0.7%以上，用于制造各种工具、量具和刃具的钢材。
在后面的“碳钢的牌号及性能”部分，介绍了常用钢材的牌号。钢的牌号并没有一定由几部分组成的规定。有的资料中曾以碳素工具钢中的T8MnA为例，说碳素工具钢的牌号由四部分组成，其实这只是一个特例，根据《碳素工具钢的牌号、成分》GB 1298-1999的规定，其牌号大部分由两部分或三部分组成。因此，认为碳素工具钢的牌号一定由四部分组成是一个误解，如果广义地认为钢的牌号由几部分组成也是不合适的。
③. 按质量分类
a. 普通碳素钢 硫含量不大于0.055%,磷含量不大于0.045%,是应用最广泛的钢材品种。
b. 优质碳素钢 硫、磷含量比普通碳素钢低，硫不大于0.045%,磷不大于0.04%.
c.高级优质碳素钢 硫、磷含量很低，硫不大于0.03%,磷不大于0.035%.
④. 按冶炼方法分类
a. 沸腾钢
在熔炼末期不完全脱氧，钢液中含有相当数量的氧化铁,在浇注凝固时，碳和氧化铁发生反应，钢液中不断析出一氧化碳而沸腾，称为沸腾钢。这种钢成本较低，成材率高，表层有一定厚度的致密层，轧成钢板质量较好。但由于其内部组织不致密、不均匀，其冲击韧性较差，不能用于制造重要的机械零件。
b. 镇静钢
钢液在浇注前经过完全脱氧，凝固时不沸腾，称镇静钢，其组织致密，质量较好，但成材率较沸腾钢低。
c.半镇静钢
脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的钢。
2. 碳钢的牌号及性能
管道工程中大量使用的焊接钢管和管道型钢支架、法兰，从化学成分方面讲属于低碳钢，从质量方面讲属于普通碳素钢，因此可以统称为碳素结构钢。普通无缝钢管采用优质碳素结构钢。低碳钢具有较好的强度、塑性、韧性。低碳钢的可焊性在钢材和金属材料中是最好的，中碳钢次之，高碳钢最差。下面介绍管道施工中接触较多的钢种。
①. 碳素结构钢
碳素结构钢的牌号由四部分组成：代表屈服点的字母Q、屈服点的数值（单位为MPa)、质量等级符号（A、B、C、D)及脱氧方法符号（F、B、Z、TZ,分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢），在实际工作中，并不一定要全部标注以上四个部分，第三部分和第四部分有时会省略。
碳素结构钢中，Q235最为常用，相当于旧牌号A3钢。Q235A表示只能保证钢材的力学性能，化学成分除硅、硫、磷外，其他成分不予保证。如钢号为Q235B(或C、D),则力学性能和各自不同的化学成分都要保证。Q235的A、B、C、D质量等级，其屈服强度和伸长率的要求基本相同。
碳素结构钢的化学成分和主要力学性能分别见表1-22和表1-23。
②. 优质碳素结构钢
优质碳素结构钢中，硫、磷含量均限制在0.035%以下，非金属夹杂物也较少，其牌号用两位数字表示，该两位数表示钢中平均含碳量的万分数，如45优质碳素钢，表示其平均含碳量为0.45%.无缝钢管的常用牌号为10、20优质碳素钢，其平均含碳量分别为0.10%和0.20%.
优质碳素结构钢按含锰量不同分为普通含锰量（0.25%~0.8%)及较高含锰量（0.7%~1.2%)两组。含锰较多的一组，在其牌号数字后加Mn,如50Mn,50表示其含碳量约0.50%,经查阅有关技术参数，其含锰量在0.7%~1.0%.
常用牌号的优质碳素结构钢的化学成分和力学性能分别见表1-24、表1-25。
③. 铸钢
铸钢通常用于制造形状复杂，难以锻造，而且对强度要求较高的零件，如中高压阀门的阀体。铸钢牌号用其汉语拼音字头和含碳量的万分数表示，如ZG20,表示20铸钢，其平均含碳量约为0.20%.铸钢的铸造性能比铸铁和其他有色金属合金的的，性能差。
3. 合金钢
合金钢就是在碳素钢的基础上，在冶炼时有目的地加入一些元素，如硅（Si)、锰（Mn)、铬（Cr)、镍（Ni)、钼（Mo)、钛（Ti)等，从而改善钢的某些性能或获得某些工程需要的特殊性能。不锈钢、合金钢、耐热钢等属于特殊性能钢。管道工程中应用较多的合金钢管材是低合金钢和不锈钢。通常所说的合金钢管道，一般是指低合金钢管。
①. 低合金钢
低合金钢的含碳量较低，一般在0.1%~0.2%,通常以锰为主要合金元素，含量为0.8%~1.8%,还加入一些少量的合金元素。低合金钢牌号以数字和主要合金元素的符号表示，如16Mn、16MnR.16MnR是用于压力容器的专用钢。
②. 不锈钢
能抗大气腐蚀的钢称为不锈钢，不锈钢属于合金钢中特殊性能钢，所谓特殊性能钢，是指有特殊的物理化学性能，如耐热、耐腐蚀、耐磨、超强度等。
管道工程中常用的是铬镍不锈钢和铬不锈钢。铬镍不锈钢含碳量较低，含铬约为18%,含镍大于8%,俗称18-8型不锈钢。这种不锈钢在常温下无磁性，经过1100~1200℃高温淬火后，塑性很好，适合进行冷加工，但其切削加工性能不好。18-8型不锈钢具有较好的耐热性，能在高温下保持较高的强度。它最大的缺点是加热到1100℃之后缓慢冷却过程中，或者在450~850℃长时间加热时，奥氏体晶体内多余的碳被析出，并以碳化铬的形式存在于奥氏体晶界的边沿。碳化铬中含铬甚高，而铬来自晶体表层，故在靠近晶界的晶粒表面形成贫铬，使其耐腐蚀性能和力学性能明显降低。
含有稳定元素钛、铌的18-8不锈钢，经过稳定化处理，可以避免形成碳化铬，从而也就避免了晶间腐蚀，但非稳定型18-8不锈钢不适用这种处理方法。
关于18-8不锈钢的最低和最高工作温度，有的资料中认为是－196~700℃,多数技术资料中没有涉及，这主要是因为这类极端的数值要受多方面条件的制约，不能一概而论。显而易见，其最高工作温度必须低于可能产生晶间腐蚀的温度，在较高的工作温度下，管材的许用应力会显著降低。
③. 耐热钢
金属材料的耐热性是指在高温下兼有抗氧化与高温强度的综合性能，它包括抗氧化钢和热强钢两类。
抗氧化钢是在钢中加入一定量的铬、硅、铝等元素，它们与氧的亲和力大，故优先氧化，在钢材表面形成一层致密的高熔点氧化膜，使钢材与外界的高温汽化气体隔绝，从而避免进一步氧化。常用的抗氧化钢有铁素体钢（如2Cr25Ni、0Cr13Al)和奥氏体钢（如0Cr25Ni20、1Cr16Ni35等）两种类别，其最高使用温度在1000℃左右。
热强钢是在钢中加入铬、钼、钨、钒、硅等元素，除提高钢材的高温强度外，也提高其高温抗氧化性。常用的热强钢有珠光体钢（如12CrMo、15CrMo,抗氧化最高使用温度为580℃)、马氏体钢（如1Cr13、1Cr13Mo、1Cr13MoV等，抗氧化最高使用温度为750~800℃,热强性最高使用温度为480~540℃)、奥氏体钢（如0Cr8Ni11Ti,抗氧化最高使用温度为850℃,热强性最高使用温度为850℃).
