管材生產(chǎn)工藝

1、管材加工工藝方法比較 1 管材加工工藝方法比較 、管材分類 管材：用軋制、擠壓、拉拔、鍛造、焊接等方法生產(chǎn)圓形和各種 異形斷面的中空材。 （一）按用途分類: 根據(jù)不同的用途，一般分為以下幾大類: 1.1. 管線管，流體和粒狀固體的輸送管道; 2.2. 熱交換用管，通過管壁進(jìn)行內(nèi)外熱交換，如鍋爐管、化工用管 等; 3.3. 石油地質(zhì)用管，如石油、天然氣和地質(zhì)的鉆采用管、石油鉆井 的套管和油管等; 4.4. 結(jié)構(gòu)用管，制作各種機(jī)器零件、各種機(jī)械架體和構(gòu)筑物件等; 5.5. 其它，如電纜用管、高壓容器用管等。 （二）按管材外徑與壁厚之比 D/SD/S 分：有特厚管（D/SV10D/SV10）、厚壁管

2、 （D/SD/S=10 =10 2020）、薄壁管（D/S=20 D/S=20 4040）、極薄壁管（D/S40D/S40）。 管材加工工藝方法比較 2 （三）按生產(chǎn)方法分: 管材的按生產(chǎn)方法可分為熱軋無縫管、 熱擠壓管、 焊接管以及冷 加工管等。 無縫鋼管大都由熱軋方法生產(chǎn)，有色金屬管和低塑性高合金管主 要用熱擠壓生產(chǎn)。管材加工工藝方法比較 3 表1各種工藝方法對比 生產(chǎn)工 藝 說明 產(chǎn)品尺寸 適合鋼種 備注 優(yōu)缺點(diǎn) 外徑 壁厚 熱軋 將經(jīng)過加熱的實(shí)體錠坯軋制成 周邊無接縫的空心管體的管材 生產(chǎn)工藝 161600伽 2 200 m 碳鋼、 合金鋼、 高合 金鋼和部分有色無縫 管 熱軋無縫管除

3、作為成品管 外還可作為冷拔、冷軋管的 管料。用熱軋法生產(chǎn)的無縫 管占無縫管產(chǎn)量的 80% 90%。 工序簡單， 適應(yīng)范圍廣， 但生產(chǎn) 出來的管子質(zhì)量不如冷加工管 熱擠壓 有色金屬管和低塑性 高合金管 冷拔或 冷軋 在室溫卜用軋制和拉拔方式對 管材進(jìn)行的冷加工， 屬于熱軋 管 （包括熱擠壓的管材）和焊 接管的深度加工 冷拔法可生產(chǎn)直徑 0.2765 mm和壁 厚0.01550 m的各種管材， 冷軋法 可生產(chǎn)直徑 4450 m和壁厚 0.03 35 m的各種管材。 適合于所有鋼種， 特 別是不銹鋼 可以得到尺寸精度高、表面 粗糙度低、綜合力學(xué)性能好 的管材以及薄壁管材 工序多， 生產(chǎn)周期長、 金屬

4、消耗 較大，生產(chǎn)效率較低，管子質(zhì)量 較高。 管材加工工藝方法比較 5 二、各種生產(chǎn)方法介紹 （一）熱軋管 1 1 簡介 熱軋無縫管是將經(jīng)過加熱的實(shí)體錠坯軋制成周邊無接縫的空心 管體的管材生產(chǎn)工藝。用熱軋方法可以生產(chǎn)碳鋼、合金鋼、高合金鋼 和部分有色無縫管，外徑范圍為 1616 16001600mm,mm,壁厚為 2 2 200mm200mm。除 圓斷面管外還有各種異形斷面管和變斷面管。熱軋無縫管除作為成品 管外還可作為冷拔、冷軋管的管料（見管材冷軋冷拔）。用熱軋法生 產(chǎn)的無縫管占無縫管產(chǎn)量的 80%80%- - 90%90% 熱軋無縫管的主要工序有管坯準(zhǔn)備（包括切斷和清理缺陷） 、定 心、管坯

5、穿孔、毛管軋制、荒管精軋等。石油地質(zhì)管還要經(jīng)過管端加 工工序。在管坯穿孔工序中，由于穿孔方法的不同，穿孔分斜穿孔（見 二輥斜軋穿孔和三輥斜軋穿孔）、菌式穿孔機(jī)穿孔、壓力穿孔和推軋 穿孔等。穿孔后的毛管按軋管方法的不同分自動(dòng)軋管機(jī)軋管、 管材斜 軋延伸、周期式軋管機(jī)軋管、連續(xù)軋管機(jī)軋管和頂管?；墓芡ㄟ^精軋 得到各種熱成品管。精軋的方式包括管材均整、管材定徑、管材減徑 和管材熱擴(kuò)徑等。 如需要獲得尺寸精度高、表面粗糙度低、綜合力學(xué)性能好的管材 以及薄壁管材，則必須采用冷加工方法生產(chǎn)，管材冷加工有冷軋、冷 拔、冷減徑和冷旋壓等。 2.2. 現(xiàn)代熱軋管的工藝流程:管材加工工藝方法比較 6 合格管坯一測

6、長稱重一孔一延伸軋管一定心（或沒 有）一高壓水除鱗一穿孔一延伸軋管 3.3. 基本工序: 熱軋管用的管坯有鑄錠、連鑄坯、軋坯、鍛坯和空心鑄坯。熱軋 管的基本工序是：. .在穿孔機(jī)上將錠或坯穿成空心厚壁毛管。管坯 穿孔的方法又分二輥斜軋穿孔、壓力穿孔、推軋穿孔、三輥斜軋穿孔 等。. .在延伸機(jī)上將毛管軋薄，延伸成為接近成品管壁厚的荒管。 毛管延伸即毛管軋制的方法有：自動(dòng)軋管機(jī)軋管、連續(xù)軋管機(jī)軋管、 三輥和二輥軋管機(jī)斜軋、周期式軋管機(jī)軋管、頂管機(jī)頂管。 . .荒管 在精軋機(jī)上精軋成成品管?；墓芫埌ㄒ愿纳瀑|(zhì)量為目的的管材均 整和管材定徑以及以擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格為目的的管材減徑和管材熱擴(kuò)徑。 4.4.

7、各種熱軋管機(jī)組比較（定徑 I再加熱 高壓水除鱗 張力減徑 *冷卻一精整一檢查 管材加工工藝方法比較 7 表2各種熱軋管機(jī)組比較 機(jī)組名稱 特征 產(chǎn)品尺寸伽 適合鋼種 備注 外徑 壁厚 碳鋼 低合金 鋼 含鉻9% 的鋼 不銹鋼 自動(dòng)軋管機(jī) 組 1.產(chǎn)品范圍廣；2.生產(chǎn)效率中等；3.可生產(chǎn)低合金和部分 不銹鋼管；4.產(chǎn)品尺寸精度不高；5.使用的原料為圓坯， 采用推軋穿孔時(shí)用方坯。 25 660 （斜軋穿孔） 165440 （推軋穿孔） 260 5.5 40.5 大量生 產(chǎn) 大量生 產(chǎn) 可以生產(chǎn) 不易生 產(chǎn) 生產(chǎn)小口徑管設(shè)減徑機(jī)； 生產(chǎn) 大口徑管設(shè)二次穿孔機(jī)以及 擴(kuò)徑機(jī) 連續(xù)軋管機(jī) 組 1.生產(chǎn)效率

8、很咼；2.管子內(nèi)表面質(zhì)量好；3.壁厚不均??； 4.自動(dòng)化程度高；5.使用圓坯或方坯；6.為大量發(fā)展的機(jī) 組。 34 168 （斜軋穿孔） 48 426 （推軋穿孔） 225 335 大量生 產(chǎn) 大量生 產(chǎn) 可以生產(chǎn) 很少生 產(chǎn) 帶限動(dòng)芯棒的連續(xù)軋管機(jī)組 得到了大量發(fā)展 三輥斜軋管 機(jī)組 1.適合制造高精度管，生產(chǎn)效率低；2.內(nèi)外表面質(zhì)量好； 3.壁厚不均??；4.采用特朗斯瓦軋機(jī)可生產(chǎn)較薄管，多 為生產(chǎn)厚壁管。 21 240 10(3)50 大量生 產(chǎn) 大量生 產(chǎn) 可以生產(chǎn) 可以生 產(chǎn) 多設(shè)縱軋減徑機(jī)和斜軋定徑 機(jī)，采取毛管尾端預(yù)先減薄， 可軋制D/S30的薄壁管 二輥斜軋機(jī) 組 1.適合生產(chǎn)咼

9、尺寸精度管；2.生產(chǎn)效率較低；3.管子內(nèi) 表面質(zhì)量好；4.壁厚不均小；4.使用圓坯 34 219 830 大量生 產(chǎn) 大量生 產(chǎn) 可以生產(chǎn) 可以生 產(chǎn) 有狄舍爾和改進(jìn)型狄舍二輥 軋機(jī)、拉力芯棒斜軋延伸機(jī)等 周期式軋管 機(jī)組 1.適合制造大口徑管；生產(chǎn)效率較低； 2.能生產(chǎn)憤形管 和長管；3.內(nèi)表面質(zhì)量較好；4.對管坯要求低，可使用 鋼錠直接軋成管 165457 (700) 5.680 大量生 產(chǎn) 大量生 產(chǎn) 可以生產(chǎn) 很少生 產(chǎn) 已少建設(shè) 頂管機(jī)組 1.一般用于制造中小直徑管，有的國家用于制造大直徑 管；2.生產(chǎn)效率較高；3.新使用方坯或圓坯；4.機(jī)組使用 圓坯（CPE機(jī)組）斜軋穿孔 17 2

10、19 2101070 2.5 11 27 198 大量生 產(chǎn) 大量生 產(chǎn) 可以生產(chǎn) 很少生 產(chǎn) 發(fā)展斜軋穿孔-延伸（CPE）機(jī) 組 管材加工工藝方法比較 8 （二）熱擠壓（資料較少） 空心錠正向擠壓時(shí)，由于被擠壓金屬同穿孔針之間存在摩擦力, 減少了內(nèi)層金屬的超前流動(dòng)，金屬流動(dòng)比較均勻。此外，錠坯中心為 穿孔針占據(jù)，不會(huì)產(chǎn)生擠壓縮尾。在管材生產(chǎn)中，穿孔擠壓仍存在較 大的局限性，多適用于擠壓管坯毛料和擠壓熔點(diǎn)較低的合金管材， 且 只適用于短錠、高溫、慢速擠壓工藝。 （三）冷加工 在冷軋冷拔機(jī)組上在室溫下用軋制和拉拔方式對管材進(jìn)行的冷 加工，屬于熱軋管（包括熱擠壓的管材）和焊接管的深度加工。它可 以

11、獲得直徑更小、壁厚更薄、尺寸精度更高、表面粗糙度更低和恨不 能更好以及多種斷面形狀的管材。用冷拔法可生產(chǎn)直徑 0.20.2765 765 m 和壁厚 0.015 0.015 50 50 mmmm 的各種管材，用冷軋法可生產(chǎn)直徑 4 4450 450 mmmm 和 壁厚 0.030.0335 35 m 的各種管材。 2.2. 基本工序 依據(jù)金屬的加工性能、管材尺寸、質(zhì)量要求以及投資和效益來選 擇不同的加工方法及相應(yīng)的輔助工序，冷軋冷拔管的基本工序有：. . 管料供給，所用管料為熱軋成品管或半成品管、擠壓管以及焊接管; . .管料，包括檢查、打捆、酸洗、清洗、沖洗、中和、烘干、涂潤 滑劑等；. .

12、冷加工（冷軋或冷拔）；4.4.成品精整包括成品熱處理、矯 直、取樣、切頭尾、檢查（人工檢查和各種探傷）、水壓試驗(yàn)、涂油、 包裝、入庫等。不同的產(chǎn)品精整內(nèi)容有所差異。 3.3. 加工特點(diǎn) 冷加工的特點(diǎn)是管料從投入到加工成成品通常要經(jīng)過多次冷并 產(chǎn)生加工硬化，因而整個(gè)生產(chǎn)過程由多個(gè)準(zhǔn)備工序和變形工序組成, 且具有往復(fù)循環(huán)的特點(diǎn)，因而工序多，生產(chǎn)周期長、金屬消耗較大, 生產(chǎn)效率較低，一般生產(chǎn)規(guī)模均不大。 冷拔與冷軋相比較，冷軋的優(yōu)點(diǎn)是道次變形量大，加工道次少, 生產(chǎn)周期短和金屬消耗小。缺點(diǎn)是工具制造較多，變更規(guī)格不方便, 生產(chǎn)靈活性差，設(shè)備投資高及維護(hù)較復(fù)雜；由于是周期軋制，軋制時(shí) 間長，生產(chǎn)力較低

13、，能耗高。冷拔的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)力較高，生產(chǎn)中變規(guī) 格方便，靈活性大，設(shè)備和工具制造簡單國；管材加工工藝方法比較 9 缺點(diǎn)是道次變形量小, 加工道次多，生產(chǎn)周期長，金屬消耗大。 4.4. 管材冷拔的常規(guī)方法: (1).(1).無芯棒拔管，用于只減小管子外徑。 .不動(dòng)短芯棒拔管，適用于同時(shí)減小管子外徑和壁厚；這種方 法由于芯棒固定，且使用固定外模，摩擦阻力大，拔制力大，道次變 形量??；優(yōu)點(diǎn)是拔制方法簡單，故被廣泛應(yīng)用。 .浮動(dòng)芯棒拔管，常用于卷筒拔管，能生產(chǎn)很長的管子(100m 100m 以上)。浮動(dòng)芯棒拔制時(shí)拔制力較小，可提高道次變形量；由于不存 在拉桿的限制，可帶芯棒拔制直徑很小的管子。 .長芯棒

14、拔管，拔管時(shí)由于芯棒同管子一起運(yùn)動(dòng)，基本上消除 了芯棒上的摩擦阻力，因而可降低拔制力和增加道次變形量； 芯棒運(yùn) 動(dòng)還可降低管子內(nèi)表面粗糙度；長芯棒拔管的缺點(diǎn)是對芯棒要求嚴(yán) 格，且拔后要脫棒。 (5).(5).擴(kuò)徑拔管，管子壁厚減小，直徑增大，管長有些縮短；擴(kuò)徑 拔管時(shí)，管子固定不動(dòng)而拉桿帶動(dòng)芯棒從管內(nèi)通過。 以上是常規(guī)冷拔管的方法，為了克服它們的缺點(diǎn)，不斷研究出以 下一些拔管方法: .圓錐芯棒拔管，同一般短芯棒相比拉打力小。 .半連續(xù)和連續(xù)拔管。各種直線式拔管機(jī)都是間歇工作的，拔 完一根管后需要等待小車返回才能拔下一根管，因此研究出半連續(xù)和 連續(xù)式拔管。 ( (四) )焊接管 焊接管是將金屬板

15、帶先冷彎成要求的形狀和尺寸， 再以適當(dāng)?shù)暮?接方法焊合接縫而成。焊接管主要用于流體輸送，常經(jīng)鍍鋅。 與無縫管相比，焊管的壁厚均勻性好，表面粗糙度小，同樣的規(guī) 格和鋼種，焊管的價(jià)格便宜。但焊管的焊縫及其熱影響區(qū)的力學(xué)性能 和其它物理性能比本體差，致使其使用范圍受到一定限制，一般主要 用作流輸送管和結(jié)構(gòu)管等。隨著焊接技術(shù)和焊縫熱處理技術(shù)的提高以 及采用焊管機(jī)后再加熱和張力減徑工藝，基本管材加工工藝方法比較 10 上消除了焊縫和熱影響 區(qū)性能差的缺點(diǎn)并可擴(kuò)大機(jī)組產(chǎn)品規(guī)格，現(xiàn)在焊接管已經(jīng)部分取代無 縫管，用作鍋爐管和油井管等。 焊管的焊縫有直焊縫和螺旋焊縫兩大類。管材加工工藝方法比較 11 2 2.焊

16、管的主要工藝方法 焊管按生產(chǎn)方法分有爐焊管、連續(xù)成形電焊管、 UOEUOEfe 焊管、輥 式彎板電焊管、螺旋成形電焊管等。 連續(xù)爐焊是將帶坯在管坯連續(xù)加熱爐中加熱， 使其邊緣加熱到焊 接溫度，然后出爐在輥式連連續(xù)成形機(jī)中成形、 對接焊縫、壓焊成管。 主要用于生產(chǎn)低碳鋼和低合金鋼。 連續(xù)電焊是將板帶在正常情況下冷狀態(tài)下先卷成要求形狀和尺 寸的管筒，然后選用合適的電熱源將管筒邊緣加熱到焊接溫度， 對接 焊縫，施壓力焊接成管。連續(xù)電焊的焊接方法有：高頻電焊、埋弧焊、 惰性氣體保護(hù)電弧焊（主要用于高合金鋼和合金材料管）、直流電焊和 方波電焊（主要用于小口徑薄壁）、電子束焊和等離子焊（適用于高熔 點(diǎn)材料

17、）等。 非連續(xù)電焊主要用于大口徑厚壁管生產(chǎn)。 板、帶坯用一定方法冷 彎成管筒后，先在線用自動(dòng)電焊或高頻電阻焊預(yù)焊管縫定位， 切成定 長，再送往下工序用埋弧焊焊接內(nèi)外焊縫-本焊。一般一條預(yù)焊線 與多條本焊線組合，采取流水作業(yè)以保持高生產(chǎn)率。 焊管的主要生產(chǎn)方法和產(chǎn)品規(guī)格范圍見表 3 3。管材加工工藝方法比較 12 表3焊管的主要生產(chǎn)方法和產(chǎn)品規(guī)格范圍 類別 生產(chǎn)方法 基本工序 產(chǎn)品規(guī)格范圍 成形 焊接 外徑伽 壁厚/伽 直縫焊 管 連續(xù)爐焊機(jī)組 將帶坯在管坯連續(xù)加熱爐中加熱， 使其邊緣加熱 到焊接溫度，然后出爐在輥式連連續(xù)成形機(jī)中成形、 焊接 21.7 114.2 1.9 8.6 連續(xù)成形電焊

18、機(jī)組 輥式連續(xù)成形機(jī) 高頻電阻與感應(yīng)焊惰性氣 體保護(hù)電弧焊 12.7-508 0.8 14.0 連續(xù)排輥成形機(jī) 高頻電阻與感應(yīng)焊、埋弧 焊、惰性氣體保護(hù)焊 4001200 6.0 22.2 履帶式連續(xù)菜機(jī) 高頻電阻與感應(yīng)焊、埋弧 焊、惰性氣體保護(hù)焊 20 150 0.5 3.5 UOE電焊機(jī)組 UO壓力成形機(jī) 埋弧焊、惰性氣體保護(hù)焊 4001625 6.0 40.0 輥式彎板電焊 機(jī)組 輥式彎板成形機(jī) 埋弧焊、惰性氣體保護(hù)焊 3004064 4.5 50.0 螺旋焊 管 螺旋成形電焊 機(jī)組 連續(xù)螺旋成形機(jī) 埋弧焊、惰性氣體保護(hù)焊 3003660 3.2 25.4 管材加工工藝方法比較 13 三、管材變徑工藝方法簡介 管材減徑：在多機(jī)架的減徑機(jī)中對荒管進(jìn)行的不帶芯棒的連軋工 序。管材減徑的目的在于減小管徑、提高尺寸精度和擴(kuò)大品種。管材 減徑分熱減徑和冷減徑兩種，熱減徑分帶張力減徑和不帶張力減徑兩 種。 1 1.管材冷減徑 室溫下減小管材直徑的工序，其變形過程與熱減徑類似。冷減徑 的基本特點(diǎn)是變形時(shí)軋件橫截面的穩(wěn)定性好， 不易出現(xiàn)軋折。 2 2.管材張力減徑 在多機(jī)架的減徑機(jī)中對空心荒管進(jìn)行的不帶芯棒、 帶張力的熱連 軋工序，目的是獲得既減徑又減壁的成品管材。因此，在