第章壓力管道用金屬管材制造

1、第三章壓力管道用金屬管材無縫鋼管無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的長(zhǎng)條鋼材，大量用作輸送通道，被廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、煤炭、機(jī)械、軍工和航空航天等行業(yè)，也是特種設(shè)備制造常用的原材料之一。近年來我國無縫鋼管生產(chǎn)發(fā)展很快，已經(jīng)成為世界無縫鋼管生產(chǎn)第一大國，國內(nèi)無縫管生產(chǎn)企業(yè)約300多家。目前國內(nèi)部分企業(yè)已具有高水平的無縫鋼管制造技術(shù)，并擁有世界先進(jìn)的鋼管制造設(shè)備，無縫鋼管國產(chǎn)化率已接近90%，絕大部分品種、規(guī)格國內(nèi)企業(yè)都可自己生產(chǎn)。其中熱軋管產(chǎn)量約占中國無縫鋼管總產(chǎn)量的80%，此外還有采用熱軋穿孔后冷軋或冷拔工藝生產(chǎn)小規(guī)格的無縫鋼管。現(xiàn)在中國無縫鋼管技術(shù)裝備種類、規(guī)格齊全，擁有各類無

2、縫鋼管企業(yè)超過300家，其中能生產(chǎn)熱軋成品管且工藝技術(shù)裝備較完整的有20家左右，產(chǎn)能在900萬噸左右。這類生產(chǎn)廠絕大多數(shù)為國有企業(yè)，技術(shù)裝備先進(jìn)，單線生產(chǎn)能力高，產(chǎn)品質(zhì)量好，是無縫鋼管生產(chǎn)的主導(dǎo)企業(yè)。還有一部分企業(yè)通過外購管坯加工無縫鋼管或是為冷軋冷拔提供毛管或荒管坯料的中小企業(yè)，包括許多冷拔管企業(yè)，這類企業(yè)的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，單線生產(chǎn)能力較低，產(chǎn)品以多規(guī)格小批量的產(chǎn)品為主。但目前我國還不是世界上的無縫鋼管生產(chǎn)強(qiáng)國，部分高強(qiáng)度、耐高溫/低溫、高耐腐蝕或特殊用途的高附加值無縫鋼管品種還不能滿足國內(nèi)需求，大量依賴進(jìn)口。制造工藝無縫鋼管是采用熱加工方法制造的不帶焊縫的鋼管，用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管

3、，然后由熱軋、冷軋、冷拔和擠壓管等加工工藝形成的最終產(chǎn)品。熱軋工藝是無縫鋼管的主要制造方法，占無縫管產(chǎn)量的80。熱連軋管機(jī)組生產(chǎn)的無縫管的品種和質(zhì)量水平，除軋機(jī)本身的技術(shù)水平外，在很大程度上受冶煉和連鑄的制約。因此，無縫管先進(jìn)的工藝流程應(yīng)該包括冶煉至管加工的全流程。國際知名無縫管企業(yè)大都是完整的專業(yè)鋼管廠或鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，而依靠外購管坯制造無縫管的企業(yè)，是很難在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占穩(wěn)陣地的。采用電弧爐或轉(zhuǎn)爐冶煉一LF爐外精煉一VD真空處理一全保護(hù)澆注連鑄圓管坯一熱連軋機(jī)（NPN、PQF）一管加工一體化生產(chǎn)，是當(dāng)今國際先進(jìn)的無縫鋼管生產(chǎn)工藝流程。采用上述工藝流程可以生產(chǎn)諸如石油專用管、高壓鍋爐管、中

4、低合金管等。目前，我國天津鋼管公司、寶鋼商貿(mào)（鋼管）公司、鞍鋼無縫廠、包鋼無縫廠均已實(shí)現(xiàn)上述工藝流程。熱軋生產(chǎn)設(shè)備主要有穿孔機(jī)、自動(dòng)軋管機(jī)、均整機(jī)、定徑機(jī)和減徑機(jī)等組成。軋制工藝有自動(dòng)軋管機(jī)組、連軋管機(jī)組、周期軋管機(jī)組和導(dǎo)盤軋管生產(chǎn)機(jī)組等多種類型。常用無縫鋼管生產(chǎn)方法及適用范圍見圖3-1。圖3-1常用無縫鋼管生產(chǎn)方法及適用范圍1穿孔。實(shí)心管坯經(jīng)檢查合格并清除 HYPERLINK /phrase-2006030909330600310.html 表面缺陷后，截成所需長(zhǎng)度，在管坯穿孔端端面上定心，然后送往加熱爐加熱到一定溫度，在穿孔機(jī)上穿孔。在穿孔過程中，管坯不斷旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)，在軋輥和頂頭的作用下，

5、管坯內(nèi)部逐漸形成空腔，穿孔后的管坯稱為毛管，毛管再送至自動(dòng)軋管機(jī)上繼續(xù)軋制，最后經(jīng)均整機(jī)均整壁厚，經(jīng)定徑機(jī)定徑，達(dá)到規(guī)格要求。在穿孔過程中，容易發(fā)生頂頭損傷或失效，從而導(dǎo)致的無縫鋼管內(nèi)表面劃痕、壁厚不均等，應(yīng)對(duì)頂頭進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查。頂頭的失效或損傷形式主要有：頂頭鼻部厚度尺寸偏大時(shí)，因冷卻不良會(huì)在頂頭內(nèi)腔擠壓出一條圓條狀的金屬帶，在軸向壓力、旋轉(zhuǎn)摩擦力以及高溫等交變作用下，頂頭產(chǎn)生裂紋、大的變形等。2自動(dòng)軋管機(jī)組。把厚壁毛管軋成薄壁荒管。一般經(jīng)23道次，軋制到成品壁厚，總延伸率約為1.82.2。70年代以來，用單孔槽軋輥、雙機(jī)架串列軋機(jī)、雙槽跟蹤軋制和球形頂頭等技術(shù)，都提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了軋管機(jī)

6、械化。特點(diǎn)是在穿孔機(jī)上實(shí)現(xiàn)主要變形，規(guī)格變化較靈活，生產(chǎn)品種范圍較廣。由于連續(xù)軋管技術(shù)的發(fā)展，已不再建造140mm以下的機(jī)組。3導(dǎo)盤軋管生產(chǎn)機(jī)組。又稱狄塞耳（Diessel）法。穿孔后帶長(zhǎng)芯棒的毛管在導(dǎo)盤軋管機(jī)上軋成薄壁管材。軋機(jī)類似二輥斜軋穿孔機(jī)，只是固定導(dǎo)板改成主動(dòng)導(dǎo)盤。由于用長(zhǎng)芯棒生產(chǎn)，管材內(nèi)壁光滑，且無刮傷；但工具費(fèi)用大，調(diào)整復(fù)雜。主要用于生產(chǎn)外徑150mm以下普通用途的碳素鋼管。目前使用較少，也無很大的發(fā)展前景。4旋壓管生產(chǎn)機(jī)組。將平板或空心毛坯在旋壓機(jī)上經(jīng)一次或多次旋壓加工成薄壁管材。管子精度高，機(jī)械性能好，尺寸范圍廣，但生產(chǎn)效率低。主要用于生產(chǎn)有色金屬管材，但也越來越多地用于生產(chǎn)

7、鋼管。旋壓管材除用于生產(chǎn)生活器具、化工容器和機(jī)器零件外，多用于軍事工業(yè)。70年代，采用強(qiáng)力旋壓法已能生產(chǎn)管徑達(dá)6000mm、直徑與壁厚之比達(dá)10000以上的大直徑極薄圓管和異形管件。5周期軋管生產(chǎn)機(jī)組。以多邊形和圓形鋼錠或連鑄坯作原料，加熱后經(jīng)水壓穿孔成杯形毛坯，再經(jīng)二輥斜軋延伸機(jī)軋成毛管，然后在帶有變直徑孔槽的周期軋管機(jī)上，軋輥轉(zhuǎn)一圈軋出一段鋼管（圖3）。周期軋管機(jī)又稱皮爾格爾（Pilger）軋管機(jī)。周期軋管生產(chǎn)是用鋼錠作原料，宜于軋制大直徑的厚壁鋼管和變斷面管。周期軋管方式具有鍛造工藝的特點(diǎn)，其生產(chǎn)工藝的致命弱點(diǎn)是成材率低，在大直徑、厚壁、異型和高合金無縫鋼管生產(chǎn)方面有一定優(yōu)勢(shì)。周期軋管機(jī)

8、組應(yīng)發(fā)展以連鑄圓坯為原料，采用直接穿孔工藝生產(chǎn)毛管，淘汰原工藝中的水壓沖孔機(jī)沖孔和盤式加熱爐加熱兩道工序，并將現(xiàn)有的延伸機(jī)改造成菌式穿孔機(jī)。經(jīng)周期軋管機(jī)軋制的鋼管壁厚不均嚴(yán)重，需要對(duì)壁厚進(jìn)行均整，以提高其精度。由于周期軋管機(jī)是以鍛軋方式軋制的，因此對(duì)軋輥材質(zhì)要求較高。若軋輥輥面硬度太低，易造成粘鋼和磨損；若輥面太硬，又易出現(xiàn)龜裂，為保證軋輥在冷態(tài)下較合適的硬度及便于進(jìn)行機(jī)加工，提高軋輥的紅硬性十分重要。周期軋管機(jī)的輥縫控制較其他軋機(jī)困難。由于軋制時(shí)的沖擊負(fù)荷作用，輥瓦磨損嚴(yán)重，因此輥縫在每軋1支鋼管后均可能發(fā)生變化。所以，十分有必要在軋機(jī)出口側(cè)實(shí)施過程壁厚控制，以保證鋼管壁厚精度，減少壁厚偏移

9、。為減少鋼管表面的麻面或麻坑，除控制加熱參數(shù)外，還需對(duì)鋼錠、延伸坯和荒管的表面進(jìn)行除鱗。6連續(xù)軋管生產(chǎn)機(jī)組。生產(chǎn)設(shè)備由穿孔機(jī)、連續(xù)軋管機(jī)、張力減徑機(jī)組成，有全浮動(dòng)芯棒連軋、半浮動(dòng)芯棒連軋和限動(dòng)芯棒連軋等三種形式。圓坯穿成毛管后插入芯棒進(jìn)行連軋，再加熱后進(jìn)行張力減徑。這種機(jī)組的特點(diǎn)是適于生產(chǎn)外徑168mm以下鋼管，設(shè)備投資大，裝機(jī)容量大，芯棒長(zhǎng)達(dá)30m，加工制造復(fù)雜。70年代后期出現(xiàn)的限動(dòng)芯棒連續(xù)軋管機(jī)（MPM），2003年又出現(xiàn)了三輥式連軋管機(jī)（PQF），軋制精度更好。PQF連軋管機(jī)組前臺(tái)設(shè)備布置緊湊，大量使用了比例閥控制的行程控制液壓缸，減少了毛管橫移車的使用，縮短了毛管從穿孔機(jī)穿出至連軋開

10、軋的時(shí)間，最大限度地減少了毛管的溫度損失。在設(shè)備形式及細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了減小毛管內(nèi)、外表面溫降的工藝目的，既保證連軋管機(jī)組的開軋溫度穩(wěn)定，又不影響軋制節(jié)奏，使影響質(zhì)量控制和控制軋制節(jié)奏的一對(duì)矛盾得到了有機(jī)的結(jié)合。PQF采用芯棒在主軋線內(nèi)預(yù)穿的方法，使預(yù)穿后的毛管在最短的時(shí)間內(nèi)開始軋制，大大縮短了毛管內(nèi)表面與芯棒表面的接觸時(shí)間，減小了毛管溫降并使毛管開軋溫度均勻，有效地降低了軋制載荷以及工具消耗。PQF連軋管機(jī)軋輥機(jī)架采用三輥封閉式孔型設(shè)計(jì)，軋制過程中金屬變形在3個(gè)方向上同時(shí)受力，使金屬在同一截面上的變形更加均勻，并且3個(gè)軋輥呈120角布置，保證了芯棒在孔型中的更好對(duì)中，從而使軋制過程更加平滑、穩(wěn)

11、定。由于采用三輥孔型設(shè)計(jì)，孔型的槽底部到頂部的孔型半徑變化較小，故各點(diǎn)間線速度差也較小，使金屬能夠在比較穩(wěn)定的條件下流動(dòng)。三輥孔型設(shè)計(jì)使凸緣區(qū)（輥縫處）較小，約比二輥減少30%，這使得金屬在整個(gè)變形區(qū)內(nèi)的不均勻變形大大減小。由于上述原因，使得連軋管機(jī)軋制過程中管材的裂孔、拉凹缺陷明顯得到改善。三輥幾何形狀可以在相同芯棒下有更大的調(diào)節(jié)范圍，且無大的公差影響。這樣一種規(guī)格的芯棒可軋制的壁厚范圍增大，大大減少了芯棒的規(guī)格數(shù)量（減少50%）及工具更換頻率，生產(chǎn)組織更加靈活。PQF連軋管機(jī)組反映并代表了當(dāng)今軋管機(jī)組工藝設(shè)計(jì)和制造的最新發(fā)展水平，所軋制的鋼管壁厚精度和生產(chǎn)效率高，并且在高鋼級(jí)和合金含量較高

12、的套管、高壓鍋爐管及奧氏體不銹鋼管等難軋鋼種的生產(chǎn)上具有特殊優(yōu)勢(shì)。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品幾何尺寸精度和材料性能，增加最終產(chǎn)品的附加值，熱軋無縫鋼管還需要矯直（有冷矯直和熱矯直）及進(jìn)一步熱處理（回火、淬火等）。自動(dòng)軋管和連扎管機(jī)組生產(chǎn)工藝流程見圖3-2。圖3-2無縫鋼管熱軋生產(chǎn)工藝流程7若欲獲得尺寸更小和質(zhì)量更好的無縫管，必須采用冷軋、冷拔或者兩者聯(lián)合的方法。冷軋、冷拔管生產(chǎn)：用于生產(chǎn)小口徑薄壁、精密和異形管材。生產(chǎn)特點(diǎn)是多工序循環(huán)工藝。用周期式冷軋管機(jī)冷軋，其延伸率可達(dá)68（圖6）。60年代開始向高速、多線、長(zhǎng)行程、長(zhǎng)管坯方向發(fā)展。此外，小輥式冷軋管機(jī)也得到發(fā)展。主要用于生產(chǎn)壁厚小于1mm極薄精密

13、管材，冷軋?jiān)O(shè)備復(fù)雜，工具加工困難，品種規(guī)格變換不靈活；通常采用冷軋、冷拔聯(lián)合工藝，即先以冷軋減壁，獲得大變形量，然后以冷拔獲得多種規(guī)格。冷軋無縫鋼管是一種生產(chǎn)的高精度金屬無縫管材，生產(chǎn)工藝流程：圓管坯加熱穿孔打頭退火酸洗涂油多道次冷拔（冷軋）坯管熱處理矯直水壓試驗(yàn)無損探傷標(biāo)記入庫。冷拔生產(chǎn)工藝流程：管坯檢驗(yàn)剝皮檢驗(yàn)加熱穿孔酸洗修磨潤(rùn)滑風(fēng)干焊頭冷拔固溶處理酸洗酸洗鈍化檢驗(yàn)（冷拔去油切頭風(fēng)干內(nèi)拋光外拋光）水壓試驗(yàn)無損檢測(cè)標(biāo)識(shí)入庫。8擠壓管生產(chǎn)。將加熱好的管坯放在密閉的擠壓筒內(nèi)，穿孔棒與擠壓桿一起運(yùn)動(dòng)，使擠壓件從較小的?？字袛D出，此法可生產(chǎn)直徑較小的鋼管，擠壓管生產(chǎn)流程見圖3-2。與熱軋無縫鋼管相比

14、，冷軋、冷拔和擠壓方法生產(chǎn)的無縫鋼管尺寸精度高、表面光滑和表面硬度高等優(yōu)點(diǎn)，但其生產(chǎn)工藝造成加強(qiáng)了材料的各向異性，材料韌性不足，成品管內(nèi)殘余應(yīng)力大，韌性不足，容易產(chǎn)生脆性裂紋，鋼管尺寸、規(guī)格受模具限制，軋制鋼種多為碳素鋼和低合金鋼，冷拔鋼管的表面缺陷是影響冷拔質(zhì)量的最常見因素，表面缺陷類型：拉毛、局部斑點(diǎn)、局部凹坑、劃痕等。產(chǎn)生表面拉毛和局部斑點(diǎn)的原因主要是管坯前處理不合格。例如：酸洗不徹底，沒除掉管坯表面的氧化皮、黃銹與污漬；磷化不合格，管壁表面沒形成完整、致密、附著力牢固的磷化膜；因磷化膜不合格，皂類物質(zhì)不能牢固吸附在磷化膜上，皂化效果差。現(xiàn)在冷軋、冷拔和擠壓方法的應(yīng)用范圍轉(zhuǎn)向了高精度、特

15、種金屬管領(lǐng)域。圖3-3擠壓管生產(chǎn)流程產(chǎn)品種類及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管按材質(zhì)有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼等種類。無縫鋼管的用途非常廣泛，不同用途的無縫鋼管質(zhì)量要求不同，相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也不同，必須根據(jù)用途確定適用的標(biāo)準(zhǔn)。高壓鍋爐用無縫鋼管通常處于高溫和高壓環(huán)境中工作，要求鋼管具有高的持久強(qiáng)度、抗氧化性能和良好的組織穩(wěn)定性，保證化學(xué)成分和機(jī)械性能，逐根進(jìn)行水壓試驗(yàn)和擴(kuò)口、壓扁等工藝性能試驗(yàn)。某些化工用途的成品鋼管對(duì)耐腐蝕性能、顯微組織、晶粒度和脫碳層也有一定要求。石油裂化管主要用于石油煉化廠的爐管、熱交換器和輸送流體，必須保證化學(xué)成分和各種機(jī)械性能，表面質(zhì)量和無損檢驗(yàn)

16、也必須滿足要求。油井管用無縫鋼管包括地質(zhì)鉆探和采油用無縫鋼管，有巖芯外管、巖芯內(nèi)管、油管、套管和鉆桿，承受拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)和沖擊等載荷，并承受泥漿和巖石的磨損作用，要求材料必須具有足夠的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和沖擊韌性，根據(jù)地下適用環(huán)境有時(shí)還要求耐腐蝕性能。按用途區(qū)分的無縫鋼管常用類型及相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)見表1。表3-1常用無縫鋼管類型及相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)產(chǎn)品用途、種類1輸送流體用無縫鋼管GB/T8163-1999用于工程及大型設(shè)備上的輸送流體管道。2低中壓鍋爐用無縫鋼管GB3087-1999主要用于工業(yè)和生活鍋爐輸送低中壓流體管道。3高壓鍋爐用無縫鋼管GB5310-1995主要

17、用于高壓的蒸汽鍋爐及管道4船舶用碳鋼、碳錳鋼無縫鋼管GB/T5312-1999制造船舶I級(jí)耐壓管系、級(jí)耐壓管系、鍋爐及過熱器用的碳素鋼無縫鋼管。碳素鋼無縫鋼管管壁工作溫度不超過450，合金鋼無縫鋼管管壁工作溫度超過450。5高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管GB1479-2000主要用于化肥設(shè)備上輸送高溫高壓流體管道6石油裂化用無縫鋼管GB9948-88適用于石油精煉廠的爐管、熱交換器和管道無縫鋼管。7地質(zhì)鉆探用鋼管YB235-70供地質(zhì)部門進(jìn)行巖心鉆探使用的鋼管，按用途可分為鉆桿、鉆鋌、巖心管、套管和沉淀管等。8金剛石巖芯鉆探用無縫鋼管GB3423-82用于金剛石巖芯鉆探的鉆桿、巖心桿、套管的無縫鋼管。

18、9柴油機(jī)用高壓油管GB3093-2002是制造柴油機(jī)噴射系統(tǒng)高壓管用的冷拔無縫鋼管。10液壓和氣動(dòng)缸筒用精密內(nèi)徑無縫鋼管GB8713-88制造液壓和氣動(dòng)缸筒用的具有精密內(nèi)徑尺寸的冷拔或冷軋精密無縫鋼管。11冷拔或冷軋精密無縫鋼管GB3639-2000用于機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓設(shè)備的尺寸精度高和表面光潔度好的冷拔或冷軋精密無縫鋼管。12結(jié)構(gòu)用不銹鋼無縫鋼管GB/T14975-2002廣泛用于化工、石油、輕紡、醫(yī)療、食品、機(jī)械等工業(yè)的耐腐蝕管道和結(jié)構(gòu)件及零件的不銹鋼制成的熱軋擠、擴(kuò)和冷拔軋無縫鋼管。13流體輸送用不銹鋼無縫鋼管GB/T14976-2002用于輸送流體的不銹鋼制成的熱軋擠、擴(kuò)和冷拔軋無縫鋼管

19、。14結(jié)構(gòu)用無縫鋼管GB/T8162-1999用于一般結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的無縫鋼管。15氣瓶用無縫鋼管GB18248-2000主要用于制作各種燃?xì)?、液壓氣瓶?6鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管GB13296-1991主要用于化工企業(yè)的鍋爐、過熱器、熱交換器、冷凝器、催化管等。用的耐高溫、高壓、耐腐蝕的鋼管。17套管和油管規(guī)范APISPEC5CT-2003用于石油工業(yè)套管和油管的無縫鋼管。18石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鋼管GBT19830-200519管線管規(guī)范APISPEC5L-2000用于石油天然氣輸送的無縫鋼管。20石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件GB/T971121低溫管道用無縫鋼管

20、GBT18984-2003適用于-45級(jí)-100級(jí)低溫壓力容器管道以及低溫?zé)峤粨Q器管道用無縫鋼管。質(zhì)量檢驗(yàn)和控制為了保證無縫鋼管產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)進(jìn)廠原料、生產(chǎn)過程中的半成品和出廠前無縫鋼管成品必須根據(jù)質(zhì)量管理體系和適用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。1表面質(zhì)量檢驗(yàn)外觀質(zhì)量：鋼管內(nèi)外表面不得有裂縫、折疊、軋折、離層和結(jié)疤等缺陷存在，如有則應(yīng)完全清楚掉，切清楚后鋼管的壁厚和外徑不得超差。外觀質(zhì)量應(yīng)在充分照明的條件下逐根目視檢查。2化學(xué)成分檢驗(yàn)及組織分析化學(xué)成分是關(guān)系鋼材質(zhì)量和最終使用性能的重要因素之一，也是確定鋼材最終產(chǎn)品熱處理工藝的主要依據(jù)，必須保證鋼管產(chǎn)品滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或訂貨技術(shù)協(xié)議要求?；瘜W(xué)成分檢驗(yàn)包括鋼坯熔煉成分

21、檢驗(yàn)和成品化學(xué)成分檢驗(yàn)，從試樣上按規(guī)定方法（GB/T222）鉆取或刨取樣屑，按規(guī)定方法（GB/T223）進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)某些用途的無縫鋼管來說，組織的類型、夾雜物形貌及大小和晶粒度是其性能的重要影響因素，金相分析的結(jié)果可對(duì)鋼管的生產(chǎn)工藝（如熱處理工藝）質(zhì)量進(jìn)行大致的判斷，生產(chǎn)工藝不合格往往造成材料組織粗大、存在過大的夾雜物、帶狀組織、脫碳等缺陷，因此金相分析也是控制無縫鋼管質(zhì)量重要的技術(shù)方法。組織脫碳形貌如圖34所示。3力學(xué)性能檢驗(yàn)力學(xué)性能是保證鋼材最終使用性能的主要指標(biāo)，主要包括：拉伸性能：抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、斷面收縮率，及根據(jù)用戶要求的高溫、低溫性能。硬度：根據(jù)試驗(yàn)方法和使用范圍，鋼管

22、常用的有布氏、洛氏和維氏硬度三種。沖擊韌性：表征材料抵抗斷裂能力的指標(biāo)，根據(jù)試驗(yàn)溫度有低溫、室溫和高溫沖擊試驗(yàn)，根據(jù)試樣類型有V型和U型兩種缺口試樣。材料韌性不足在使用中可能造成嚴(yán)重事故，如圖35所示，鋼管韌性不足，在內(nèi)壓作用下發(fā)生爆破，斷裂為幾塊，落錘試驗(yàn)（DWTT）：高壓高強(qiáng)度輸送管還要求進(jìn)行落錘試驗(yàn)，有室溫和低溫兩種。圖34鋼管外壁組織脫碳圖35材料韌性不足的爆破形貌4工藝性能試驗(yàn)靜水壓試驗(yàn)：對(duì)承受流體壓力的鋼管都要進(jìn)行液壓試驗(yàn)以檢驗(yàn)其耐壓能力和產(chǎn)品質(zhì)量，在規(guī)定的壓力下不得發(fā)生泄漏或過度膨脹。根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)要求，工藝檢驗(yàn)還有卷邊試驗(yàn)、擴(kuò)口試驗(yàn)和壓扁試驗(yàn)。5無損檢測(cè)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)無縫鋼

23、管產(chǎn)品必須進(jìn)行一種或多種形式的無損探傷。常用無損探傷方法有：渦流探傷、漏磁探傷、超聲探傷。6耐腐蝕試驗(yàn)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，特定標(biāo)準(zhǔn)或特殊用途鋼管應(yīng)進(jìn)行硫化氫、二氧化碳、氯離子等的耐腐蝕試驗(yàn)，檢測(cè)內(nèi)容有硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂（SSCC）、氫致開裂（HIC）、腐蝕速率測(cè)試、電化學(xué)等試驗(yàn)。7幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了每種規(guī)格鋼管的外徑、壁厚及長(zhǎng)度等名義尺寸和尺寸公差，鋼管的實(shí)際尺寸必須在允許范圍內(nèi)。另外還有直度、橢圓度等要求。使用狀況我國無縫鋼管消費(fèi)量逐年增加，現(xiàn)在已達(dá)每年1000多萬噸，其中作為油井管使用的無縫鋼管占據(jù)近五分之一。油井管是在端部加工了連接螺紋的鋼管，是一種高技術(shù)含量、高附加值的管材，貫穿石油鉆

24、井、完井、采油（氣）的各個(gè)環(huán)節(jié)，是石油工業(yè)用量最大、花費(fèi)最多的石油物資。油井管的質(zhì)量、性能對(duì)石油工業(yè)的發(fā)展關(guān)系重大，與油、氣井的安全可靠性和使用壽命密切相關(guān)，對(duì)石油工業(yè)采用先進(jìn)工藝和增產(chǎn)增效起著重要的作用。隨著我國石油鉆采由東部向西部及沿海大陸架的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，油層的深度由淺入深，油井管使用工況更加苛刻。井下情況復(fù)雜，部分地區(qū)井下有多套高低壓地層（包括高壓氣層），多套高壓鹽水層，鹽巖層以及存在高陡構(gòu)造等情況；井內(nèi)油氣壓力和溫度亦不斷提高，有些油井壓力達(dá)到或超過120MPa，井底溫度超過200；硫化氫、二氧化碳、負(fù)離子等多種腐蝕因素共存；叢式井、水平井等鉆采技術(shù)和方法要求鉆柱、套管柱具有較高的強(qiáng)度、

25、韌性及耐磨性、抗疲勞、耐沖蝕和應(yīng)力腐蝕等性能。因此，超高強(qiáng)度、高抗擠和高耐腐蝕的特殊油井管的用量也越來越大。API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最高鋼級(jí)為Q125，為滿足深井和超深井的鉆采需要，國內(nèi)市場(chǎng)上已出現(xiàn)150和155超高鋼級(jí)油井管，主要供塔里木油田使用。為了滿足鉆井工藝要求、提升經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)廠開發(fā)了超出同鋼級(jí)、同壁厚的普通套管抗擠強(qiáng)度30%以上的高抗擠套管，在我國的四川、新疆、長(zhǎng)慶、勝利以及東海、渤海等油田獲得了廣泛的應(yīng)用。為了保證多種腐蝕介質(zhì)環(huán)境油井管的使用安全，高含Cr、Ni的合金油井管產(chǎn)品已投入使用，有效地防止了油井管的快速腐蝕失效問題。在CO2和H2S共存或H2S分壓未達(dá)臨界值但Cl-很高的使用環(huán)

26、境中，需要采用22Cr雙相不銹鋼（ASF2205）或超級(jí)雙相不銹鋼25Cr，甚至要采含Cr20%以上、含Ni30%以上的高Ni、Cr不銹鋼和Ni基合金，但這些管材價(jià)格昂貴，低產(chǎn)氣田一般無力承受，近年來國內(nèi)外都在研究開發(fā)含Cr2-5%的經(jīng)濟(jì)型抗CO2腐蝕油井管。近年來，隨著冶金和軋制技術(shù)的提高，油井管生產(chǎn)質(zhì)量也在逐漸提高，主要體現(xiàn)在：煉鋼技術(shù)的純凈度提高，微合金化；軋管技術(shù)可保證幾何尺寸保證、組織更均勻；熱處理技術(shù)得到了高鋼級(jí)、高韌性；螺紋加工控制精度和自動(dòng)化程度不斷提高；質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)減少了最終產(chǎn)品的缺陷、提高了質(zhì)量；質(zhì)量保證體系不斷完善、提高；特殊非API油井管的制造技術(shù)發(fā)展迅速，已成為油井管

27、的核心技術(shù)，包括特殊鋼級(jí)、特殊螺紋和特種功能管材。其中特殊螺紋以其具有較高的密封性、連接強(qiáng)度、高抗扭、抗彎等性能，被廣泛應(yīng)用于一些苛刻井的勘探與開發(fā)，目前已有100多種有專利權(quán)的特殊螺紋油、套管接頭和鉆桿接頭。1統(tǒng)計(jì)多年來的應(yīng)用實(shí)踐，油井管的主要失效形式有：螺紋損傷。粘扣：連接螺紋在上扣連接或卸扣的過程中發(fā)生的螺紋粘連造成了螺紋完整性的破壞。脹扣：發(fā)生在有較高的軸向壓力情況下，外螺紋強(qiáng)制進(jìn)入內(nèi)螺紋，引起內(nèi)螺紋脹開或粘扣而造成聯(lián)接失效，或上緊扭矩過高，或鉆井過程中引起螺紋再次上扣，也會(huì)發(fā)生脹扣失效。螺紋剪切：在較大的拉伸載荷作用下，螺紋由于抗剪切強(qiáng)度不足而發(fā)生的失效。螺紋的損傷失效一般都與與螺紋

28、參數(shù)不匹配、表面處理不合適或者上扣操作不符合要求有關(guān)。典型照片見圖3-4。圖3-6螺紋配合不佳導(dǎo)致粘扣滑脫/斷裂。在較高拉伸載荷或疲勞作用下，連接螺紋徑向位移太大或管體最大拉伸應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生滑脫或斷裂。因?yàn)樵诖蠖藝Ш下菁y處應(yīng)力最大，斷裂往往發(fā)生在大端嚙合螺紋處?；?斷裂失效與油井管螺紋及幾何參數(shù)、材料性能、制造缺陷和所受載荷相關(guān)。圖37油井管滑脫/斷裂典型形貌刺扣及泄漏。鉆柱在鉆進(jìn)過程中受拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲和各種振動(dòng)載荷作用，可能造成密封失效，使得高壓流體沿著螺紋間隙從管內(nèi)流出，引起刺扣。對(duì)油管和套管而言，由于連接螺紋在內(nèi)壓作用下產(chǎn)生了流體通道，將發(fā)生的內(nèi)壓介質(zhì)泄漏，尤其是內(nèi)壓介質(zhì)

29、為氣體時(shí)更易發(fā)生泄漏。刺扣及泄漏與油井管幾何參數(shù)、材料性能、所受載荷、制造缺陷和操作過程相關(guān)。刺穿。鉆具在鉆井過程中，由于疲勞、腐蝕或制造缺陷而產(chǎn)生微裂紋，在內(nèi)壓作用下發(fā)生的內(nèi)壓介質(zhì)泄漏，并使得裂紋迅速增加。圖38螺紋刺扣/刺穿及泄漏典型形貌爆破。由于內(nèi)壓載荷超過油井管的承載能力，或制造缺陷使得管體內(nèi)部應(yīng)力集中，或腐蝕介質(zhì)作用發(fā)生應(yīng)力脆斷，油井管將發(fā)生爆破失效。鋼管爆破后形貌如圖35和圖39所示。外壓擠毀。油井管在較大的外壓載荷作用下發(fā)生的管壁凹陷失效。油井管的抗擠毀能力與管體不圓度、壁厚不均度、材料性能和加工制造過程相關(guān)。鋼管擠毀典型形貌如圖310所示。圖39內(nèi)壓爆破典型形貌圖310外壓擠毀

30、典型形貌易導(dǎo)致失效的載荷類型。除油井管本身制造缺陷及材料性能外，腐蝕介質(zhì)、疲勞、運(yùn)輸及使用過程中帶來的機(jī)械損傷、溫度和磨損是引起油井管異常失效的常見因素，如疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕斷裂、磨損造成油井管管壁變薄發(fā)生擠毀等。油井管失效特點(diǎn)。鉆具失效顯著特點(diǎn)，就是探井、新區(qū)塊鉆具斷裂事故率遠(yuǎn)大于開發(fā)井、老區(qū)塊；套管失效情況嚴(yán)重，分布廣，數(shù)量大，腐蝕問題日益突出；幾乎所有油田都存在油井管腐蝕問題；油井管失效造成的經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，每年因管材失效損失達(dá)幾十億元，鉆柱或套管柱損壞有時(shí)會(huì)導(dǎo)致油井報(bào)廢，安全事故責(zé)任重大，油井管失效嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致重大安全事故，將產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。2國內(nèi)油井管制造狀況。國內(nèi)油井管生產(chǎn)無論是

31、技術(shù)裝備、制造水平，還是生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)品種等都發(fā)展迅速，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，有的方面已經(jīng)達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，不但自給率達(dá)到85%以上，而且出口40多個(gè)國家和地區(qū)，國際市場(chǎng)在中國的采購量逐年增長(zhǎng)，一躍成為生產(chǎn)大國。但存在低端產(chǎn)品多、高端產(chǎn)品少的品種不合理問題，尤其是高附加值的特殊用途產(chǎn)品無論產(chǎn)量還是質(zhì)量和國外還有一定的差距。骨干生產(chǎn)企業(yè)均獲得API會(huì)標(biāo)使用權(quán)、ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證以及ISO14000環(huán)境管理體系認(rèn)證，質(zhì)量保證體系逐步健全，質(zhì)量總體呈上升趨勢(shì)，抽檢和商檢檢驗(yàn)合格率保持在較高水平。但不同企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差異很大，尤其是實(shí)物性能和標(biāo)準(zhǔn)未明確的性能參數(shù)等方面，質(zhì)量穩(wěn)定性還須提高，油

32、、套管使用過程中發(fā)生粘扣事故，新鉆桿在多個(gè)油田發(fā)生一口井沒打完就發(fā)生多次刺穿或斷裂事故。由于近年來市場(chǎng)較好，原材料供應(yīng)緊張，致使一些不具備技術(shù)要求的原材料進(jìn)入市場(chǎng)，如采用普通45#鋼、普通無縫管（熱軋或冷拔）、普通焊接鋼管等生產(chǎn)油井管；部分產(chǎn)品連基本的材料力學(xué)性能都達(dá)不到要求，一些產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和幾何尺寸精度也存在許多缺陷，如表面有裂縫、折疊、軋折、離層、發(fā)紋及結(jié)疤、組織脫碳等缺陷存在，外徑不圓度、壁厚不均度超差等。由于受裝備和工藝技術(shù)的限制，許多油井管關(guān)鍵部位的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)還不過關(guān)或不穩(wěn)定，如螺紋加工、鉆桿內(nèi)加厚、軋管、焊接等技術(shù)；對(duì)油井管使用性能和壽命均影響較大的化學(xué)成分、金相組織、沖擊韌

33、性、耐腐蝕性、實(shí)物性能等指標(biāo)也存在不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的問題，如抗硫管的硫、磷含量超標(biāo)，晶粒度粗大，夾雜物偏大，材料韌性偏低，螺紋參數(shù)不穩(wěn)定或超標(biāo)，油井管抗拉強(qiáng)度低等。駐廠檢驗(yàn)被認(rèn)為是油井管行之有效的質(zhì)量控制方法，國外已經(jīng)形成一種慣例。對(duì)于一些新產(chǎn)品和特殊產(chǎn)品的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)作是保證訂貨和管材選用安全的重要依據(jù)，重點(diǎn)是全尺寸實(shí)物性能和耐腐蝕性能評(píng)價(jià)。性能評(píng)價(jià)不同于一般的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品符合性的判定，評(píng)價(jià)除產(chǎn)品符合性檢驗(yàn)外，還包括對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理性、標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性以及產(chǎn)品的適用性等進(jìn)行判定。螺旋焊縫和直縫埋弧焊鋼管焊接鋼管也稱焊管，是用鋼板或鋼帶經(jīng)過卷曲成型后焊接制成的鋼管。焊接鋼管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，

34、生產(chǎn)效率高，品種規(guī)格多，設(shè)備資少，但一般強(qiáng)度可靠性低于無縫鋼管。20世紀(jì)30年代以來，隨著優(yōu)質(zhì)帶鋼連軋生產(chǎn)的迅速發(fā)展以及焊接和檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，焊縫質(zhì)量不斷提高，焊接鋼管的品種規(guī)格日益增多，并在越來越多的領(lǐng)域代替了無縫鋼管。無縫鋼管與焊接鋼管比較，材料的可靠性和品種適應(yīng)性更強(qiáng)，尤其適應(yīng)厚壁和合金鋼的生產(chǎn)。但無縫鋼管生產(chǎn)投資高、成本高、制造工藝復(fù)雜，壁厚和橢圓度公差大。過去人們普遍認(rèn)為焊接鋼管在質(zhì)量上、安全性上不如無縫鋼管，加上其材質(zhì)一般為普鋼Q235，生產(chǎn)工藝又較簡(jiǎn)單，其用途僅限于一般民用建筑和低壓流體輸送管道，盡管其價(jià)格遠(yuǎn)低于無縫鋼管，也無法同無縫鋼管爭(zhēng)奪市場(chǎng)。但進(jìn)入21世紀(jì)后，先進(jìn)的焊管裝備

35、在我國陸續(xù)出現(xiàn)，由于焊接工藝技術(shù)的提高，焊縫質(zhì)量發(fā)生了質(zhì)的改善，一些中小規(guī)格焊管，因其質(zhì)量接近或達(dá)到無縫管水平，正向原屬無縫鋼管應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)軍，無縫鋼管同焊管在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。焊接鋼管按焊縫的形式分為直縫焊管和螺旋焊管，焊接方法有埋弧自動(dòng)焊和電阻自動(dòng)焊。埋弧自動(dòng)焊是1940年發(fā)明的，連續(xù)送進(jìn)的焊絲在可熔化的顆粒狀的焊劑覆蓋下引燃電弧，使焊絲、母材和焊劑的一部分熔化和蒸發(fā)構(gòu)成一個(gè)空腔，電弧是在空腔里面穩(wěn)定燃燒的焊接方法，所以把它稱之為埋弧自動(dòng)焊。埋弧自動(dòng)焊采用渣保護(hù)，但是這個(gè)渣不是焊條的藥皮，是專門熔煉出來的焊藥，由一個(gè)漏斗裝的焊藥通過一個(gè)管道輸送到要焊接的前面。焊接不采用焊條，而是采用焊

36、絲，用送焊絲的裝置和焊絲盤，可以連續(xù)地送給焊絲。埋弧自動(dòng)焊適于批量較大，較厚較長(zhǎng)的直線及較大直徑的環(huán)形焊縫的焊接，優(yōu)點(diǎn)是：1.生產(chǎn)效率高。一方面焊絲導(dǎo)電長(zhǎng)度縮短，電流和電流密度提高，電弧的熔深和焊絲熔敷效率都大大提高（一般不開坡口單面一次溶深可達(dá)20mm）。另一方面由于焊劑和熔渣的隔熱作用，電弧上基本沒有熱的輻射散失，飛濺也少，雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有所增大，但總的熱效率仍然大大增加。2.焊縫質(zhì)量高，熔渣隔絕空氣的保護(hù)效果好，焊接參數(shù)可以通過自動(dòng)調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定，對(duì)焊工技術(shù)水平要求不高，焊縫成分穩(wěn)定，機(jī)械性能比較好。3.勞動(dòng)條件好，除了減輕手工焊操作的勞動(dòng)強(qiáng)度外，它沒有弧光輻射，這是埋弧焊的獨(dú)

37、特優(yōu)點(diǎn)。目前較小口徑的焊管大都采用直縫焊，大口徑焊管則大多采用螺旋焊，實(shí)際工程中還需要考慮多種因素，如：（1）調(diào)峰要求很高的管道，由于用戶的用氣量很不均勻，管道壓力波動(dòng)頻繁，鋼管承受的交變應(yīng)力很大，管材中的缺陷可能會(huì)發(fā)生疲勞擴(kuò)展。（2）管道穿越地震斷裂帶或通過局部高烈度地震區(qū)域，由于這些地段的地質(zhì)活動(dòng)頻繁，會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生縱向或軸向的交變應(yīng)力。在長(zhǎng)期的應(yīng)力作用下，螺旋焊縫鋼管發(fā)生事故的幾率高于直縫埋弧焊鋼管。（3）對(duì)內(nèi)、外防腐層要求很高的管道，應(yīng)采用直縫埋弧焊鋼管。螺旋埋弧焊鋼管焊道多，焊縫余高一般比直縫埋弧焊鋼管高，在對(duì)鋼管進(jìn)行內(nèi)、外防腐時(shí)，防腐材料與裸管的結(jié)合度不如直縫埋弧焊鋼管緊密，防腐效果

38、也沒有直縫埋弧焊鋼管好。（4）對(duì)于重要的穿跨越工程，由于日后的維護(hù)管理都比一般線路段困難，應(yīng)使用直縫埋弧焊鋼管。（5）對(duì)于管道薄弱環(huán)節(jié)，如熱煨彎頭由于方向改變，其所承受的內(nèi)外力比一般線路直管段要大，殘余應(yīng)力不容易消除，采用直縫埋弧焊鋼管較好。一、產(chǎn)品種類及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)焊接鋼管在建筑、機(jī)械、冶金、石油天然氣、煤炭、化工、輕工、農(nóng)業(yè)、交通和電力等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，種類繁多，主要有：1.低壓流體輸送用焊接鋼管（GB/T3091-2001）一般焊管，是用于輸送水、煤氣、空氣、油和取暖蒸汽等一般較低壓力流體和其他用途的焊接鋼管。鋼管接壁厚分為普通鋼管和加厚鋼管；接管端形式分為不帶螺紋鋼管（光管）和帶螺紋鋼

39、管。鋼管的規(guī)格用公稱口徑（mm）表示，公稱口徑是內(nèi)徑的近似值。低壓流體輸送用焊接鋼管除直接用于輸送流體外，還大量用作低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管的原管。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電阻焊鋼管和埋弧焊鋼管的不同要求分別做了標(biāo)注，未標(biāo)注的同時(shí)適用于電阻焊鋼管和埋弧焊鋼管。2.石油天然氣工業(yè)輸鋼管交貨技術(shù)條件（第一部分A級(jí)鋼管）（GB/T9711.1-1997）適用于石油天然氣工業(yè)輸送可燃性流體和非可燃性流體的非合金和合金無縫鋼管及焊接鋼管的交貨技術(shù)條件。3.石油天然氣工業(yè)輸鋼管交貨技術(shù)條件（第一部分B級(jí)鋼管）（GB/T9711.2-1997）適用于石油天然氣工業(yè)輸送可燃性流體的非合金和合金無縫鋼管及焊接鋼管的交貨技術(shù)條件

40、，指標(biāo)要求總體上高于GB/T9711.1。4.普通碳素鋼電線套管（GB3640-88）是工業(yè)與民用建筑、安裝機(jī)器設(shè)備等電氣安裝工程中用于保護(hù)電線的普通碳素鋼焊接鋼管。5. HYPERLINK /shop2/showproduct.ASP?id=21197 直縫電焊鋼管（GB/T13793-1992）是焊縫與鋼管縱向平行的鋼管。通常分為公制電焊鋼管、電焊薄壁管、變壓器冷卻油管等等。6.承壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管（SY5036-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，用雙面埋弧焊法焊接，用于承壓流體輸送的螺旋縫鋼管。鋼管承壓能力強(qiáng)，焊接性能好，經(jīng)過各種嚴(yán)格的科學(xué)檢驗(yàn)和測(cè)試，使用安全可靠。鋼

41、管口徑大，輸送效率高，并可節(jié)約鋪設(shè)管線的投資。主要用于輸送石油、天然氣的管線。7.承壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管（SY5038-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用高頻搭接焊法焊接的，用于承壓流體輸送的螺旋縫高頻焊鋼管。鋼管承壓能力強(qiáng)，塑性好，便于焊接和加工成型；經(jīng)過各種嚴(yán)格和科學(xué)檢驗(yàn)和測(cè)試，使用安全可靠，鋼管口徑大，輸送效率高，并可節(jié)省鋪設(shè)管線的投資。主要用于鋪設(shè)輸送石油、天然氣等的管線。8.一般低壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管（SY5037-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用雙面自動(dòng)埋弧焊或單面焊法制成的用于水、煤氣、空氣和蒸汽等一般低壓流體輸送用埋弧焊鋼管。9.一

42、般低壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管（SY5039-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用高頻搭接焊法焊接用于一般低壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管。10樁用螺旋焊縫鋼管（SY5040-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用雙面埋弧焊接或高頻焊接制成的，用于土木建筑結(jié)構(gòu)、碼頭、橋梁等基礎(chǔ)樁用鋼管。11. HYPERLINK /shop2/showproduct.ASP?id=24680 傳動(dòng)軸用電焊鋼管YB/T5209-2000適用于制造汽車傳動(dòng)軸及其他機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)軸。11. HYPERLINK /shop2/showproduct.ASP?id=24511 低中壓鍋爐用電焊鋼管Y

43、B4102-2000適用于制造各種結(jié)構(gòu)低壓和中壓鍋爐及機(jī)車鍋爐用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼管。12. HYPERLINK /shop2/showproduct.ASP?id=24510 換熱器用焊接鋼管YB4103-2000適用于溫度在-19475，設(shè)計(jì)壓力不大于6.4MPa的換熱器、冷凝器及類似傳熱設(shè)備用鋼管。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于毒性程度為高度或極度危害的介質(zhì)。13. HYPERLINK /shop2/showproduct.ASP?id=2854 低壓流體輸送用大直徑電焊鋼管GB/T14980-1994適用于水、污水、煤氣、空氣、和采暖蒸汽等低壓流體和其它用途的電焊鋼管。14. HYPERLINK /So

44、ft/law/GB/200706/2224.html o 下載名稱：礦山流體輸送用電焊鋼管GBT14291-2006作者：安全文化網(wǎng)更新時(shí)間：2007-6-18 13:55:00 t _self 礦山流體輸送用電焊鋼管GB/T14291-2006適用于礦山壓風(fēng)、排水、抽放瓦斯和礦漿輸送用直縫電焊鋼管15. HYPERLINK /Soft/law/yb/200710/3717.html o 下載名稱：深井水泵用電焊鋼管YB/T4028-2005作者：國家發(fā)展和改革委員會(huì)更新時(shí)間：2007-10-24 16:28:22 t _self 深井水泵用電焊鋼管YB/T4028-2005適用于深井水泵、潛

45、水泵及其他用途。二、螺旋埋弧焊鋼管制造工藝螺旋埋弧焊鋼管是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，用埋弧焊法焊接，用于承壓流體輸送的螺旋縫鋼管，鋼管口徑大，輸送效率高。主要用于輸送 HYPERLINK /view/16263.htm 石油、 HYPERLINK /view/1093.htm 天然氣的管線。螺旋埋弧焊鋼管生產(chǎn)工藝流程為：下料開卷矯平、修邊、對(duì)頭活套卷制成形焊接內(nèi)外焊珠去除預(yù)校正感應(yīng)熱處理定徑及校直渦流檢測(cè)切斷水壓檢查酸洗最終檢查包裝，如圖311所示。圖311埋弧焊鋼管制造工藝流程示意圖螺旋埋弧焊鋼管現(xiàn)在主要有兩種成形方式：外控或內(nèi)控輥式成形方法。外控式是先把鋼板彎曲到小于鋼管曲率的一

46、定弧度，到焊接時(shí)再繼續(xù)彎曲到產(chǎn)品曲率進(jìn)行焊接的方法。內(nèi)控式是先把鋼板彎曲到大于鋼管曲率的一定弧度，到焊接時(shí)再從鋼管內(nèi)表面施加擴(kuò)張載荷保持鋼板曲率到鋼管產(chǎn)品的要求進(jìn)行焊接的方法。為了提高鋼管產(chǎn)品的幾何精度，國外發(fā)展了一種新的成形工藝預(yù)精悍生產(chǎn)工藝，即先把鋼板加工到要求的形狀，用點(diǎn)焊保持形狀，再進(jìn)行內(nèi)焊和外焊，達(dá)到提升焊縫性能的目的。螺旋縫鋼管是將帶鋼按螺旋形彎曲成形，用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行內(nèi)縫和外縫的焊接制成的，與直縫埋弧焊鋼管比具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）只要改變成形角度，就可以用同一寬度的帶鋼生產(chǎn)各種口徑的鋼管，能用較窄的坯料生產(chǎn)管徑較大的焊管；2）因?yàn)槭沁B續(xù)彎曲成形，所以鋼管的定尺長(zhǎng)度不受限制；3）焊縫螺

47、旋形均勻地分布在整個(gè)鋼管圓周上，所以鋼管的尺寸精度高，一般情況下強(qiáng)度比直焊縫焊管高；4）設(shè)備費(fèi)用便宜，易于變更尺寸，適合于小批量、多品種鋼管的生產(chǎn)；5）設(shè)備投資少，對(duì)鋼板板帶原料要求較低，因此產(chǎn)品價(jià)格便宜。但是螺旋管的焊縫比直縫管長(zhǎng)，如管長(zhǎng)為L(zhǎng)，則焊縫長(zhǎng)度為L(zhǎng)/cos（），為螺旋角。一般情況下鋼管焊縫及熱影響區(qū)是缺陷集中區(qū)，焊縫長(zhǎng)就意味著缺陷出現(xiàn)的概率大，這是制約螺旋焊管更加廣泛應(yīng)用的主要原因，也是長(zhǎng)期以來爭(zhēng)論不休的螺旋管與直縫管，特別是與UOE鋼管相比誰更優(yōu)越的原因。隨著螺旋管制造技術(shù)進(jìn)步，需要重新認(rèn)識(shí)螺旋管焊縫較長(zhǎng)的問題。首先，由于缺陷與焊縫相平行，故對(duì)螺旋管來說，其焊縫的缺陷為“斜缺陷”

48、，鋼管的主應(yīng)力方向的當(dāng)量缺陷長(zhǎng)度比直縫管小；其次，由于管線鋼均為軋制鋼板，沖擊韌性有較大的各向異性，順軋制方向的CVN值可比垂直于軋制方向的CVN值高3倍。直縫管所受的主應(yīng)力恰恰垂直于管材抗沖擊能力最低的方向，而螺旋管則錯(cuò)開了管材抗沖擊能力最低的方向，使螺旋管焊縫長(zhǎng)的劣勢(shì)轉(zhuǎn)變成了優(yōu)勢(shì)。因此這個(gè)問題還需要進(jìn)一步的研究。螺旋焊縫鋼管制造過程中為帶應(yīng)力焊接，即需要施加機(jī)械作用保持焊縫兩側(cè)管板在同一平面。螺旋焊縫鋼管一般僅在管端進(jìn)行擴(kuò)徑，以保證現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)容易對(duì)接。由于沒有進(jìn)行整管擴(kuò)徑，管內(nèi)加工變形殘余應(yīng)力很大，且分布不均勻。直焊縫鋼管則首先利用設(shè)備加工成需要的形狀，然后再焊接，焊接時(shí)基本無應(yīng)力。為了降

49、低、消除管內(nèi)加工變形時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，提高管體強(qiáng)度，在出廠前要對(duì)整個(gè)管體進(jìn)行擴(kuò)徑操作，有機(jī)械擴(kuò)徑和水壓擴(kuò)徑兩種方式。三、直焊縫埋弧焊鋼管制造工藝管線設(shè)計(jì)中，一般穿、跨越及重要路段時(shí)會(huì)選用直縫埋弧焊鋼管。近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，直縫埋弧焊鋼管的發(fā)展也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。從建設(shè)投產(chǎn)到高鋼級(jí)（X80）、大口徑、大壁厚鋼管試制成功，其發(fā)展速度很快。目前國內(nèi)有很多家鋼管公司（廠）具有直縫埋弧焊管生產(chǎn)能力，可提供JCOE、UOE以及HME等多種不同類型的鋼管。與螺旋縫埋弧焊鋼管相比，直縫埋弧焊鋼管的成型和焊接是分開進(jìn)行的，焊接作業(yè)不受成型操作的制約，而且內(nèi)焊前增加了預(yù)焊（TackWeld2ing），焊接在平

50、面位置進(jìn)行，焊縫外形輪廓比較理想，后續(xù)無損探傷容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，焊縫的綜合質(zhì)量容易保證，適應(yīng)鋼管的壁厚范圍較寬，X70鋼級(jí)鋼管的壁厚可達(dá)到27mm。直縫焊管有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率比螺旋焊縫高，成本低。（1）沒有拆卷的工序，使母材壓坑、劃傷少。錯(cuò)邊、開縫、管徑周長(zhǎng)等易于控制，焊接質(zhì)量好。（3）經(jīng)檢測(cè)合格的焊管要進(jìn)行擴(kuò)徑，以消除管體內(nèi)部的殘余應(yīng)力，同時(shí)提高鋼管的幾何尺寸精度，方便現(xiàn)場(chǎng)施焊。（4）焊縫為一條直線，內(nèi)外表面均進(jìn)行處理，基本與管體等厚，對(duì)防腐材料涂敷質(zhì)量影響較小。（5）由于焊縫較短，缺陷相比螺旋焊管少，安全可靠性一般認(rèn)為比螺旋焊管高。（6）采用預(yù)焊后精焊的工藝，焊接過程穩(wěn)

51、定，焊縫質(zhì)量高，焊縫易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的無損探傷和使用過程中野外的無損探傷復(fù)查。直縫埋弧焊鋼管成形方式有UOE成形法、輥壓彎曲成形法（RBE）、JCOE成形法、C成形法、PFP逐步折彎成形法、連續(xù)扭轉(zhuǎn)成形法（HME）和排輥成形法（CFE）等，但應(yīng)用最廣泛的是UOE、RBE、JCOE三種成形法。直縫埋弧焊鋼管選擇何種成形方式取決于產(chǎn)品規(guī)模、企業(yè)承受能力等綜合因素。UOE法生產(chǎn)效率高，但設(shè)備價(jià)格昂貴，投資規(guī)模大；RBE輥彎成型法投資少、產(chǎn)量適中，市場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，但由于設(shè)備特性限制，產(chǎn)品規(guī)格范圍較窄，不能生產(chǎn)管徑較小、厚壁和高鋼級(jí)的鋼管；JCOE成型法是漸進(jìn)式多步模壓成型，鋼板由數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)理想的圓形

52、，鋼板各部位變形均勻，沒有明顯的應(yīng)力集中，殘余應(yīng)力小、分布均勻，中等投資規(guī)模的企業(yè)也能夠承受得起，可以以最小的投資獲得最佳的設(shè)備和工藝配置，既可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，又能最大限度地滿足長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)的需求。UOE鋼管機(jī)組成形工藝分三步完成，即預(yù)彎邊、U形壓力機(jī)成形和O形壓力機(jī)成形，最后是對(duì)全管進(jìn)行冷擴(kuò)徑（Expanding），以消除制管過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。該成形機(jī)組設(shè)備龐大，造價(jià)高，每套成形設(shè)備需要配備多套鋼管內(nèi)、外焊機(jī)，生產(chǎn)效率高，年生產(chǎn)能力可達(dá)30104100104t。由于是仿形成形，所以成形設(shè)備較多，一種直徑的鋼管就需要一套特定的成形模具，更換產(chǎn)品規(guī)格時(shí)，需要更換這些模具。成形后的焊管內(nèi)部應(yīng)力

53、較大，一般都配備了擴(kuò)徑機(jī)。UOE機(jī)組工藝成熟，自動(dòng)化水平高，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，但機(jī)組設(shè)備投資巨大，適合于生產(chǎn)批量大的產(chǎn)品。目前世界上已有UOE機(jī)組40余套，大部分在發(fā)達(dá)國家，我國已有多家生產(chǎn)廠引進(jìn)了UOE鋼管機(jī)組。UOE生產(chǎn)線主要流程如下：合格鋼板板邊倒角板邊預(yù)彎成型JCO成型鋼管接縫連續(xù)焊接管內(nèi)接縫埋弧焊接管外接縫埋弧焊接整圓及矯直（擴(kuò)管）管端倒角及修平焊縫超聲波檢查不合格焊道修補(bǔ)焊道X射線檢查水壓試驗(yàn)焊道超聲波檢查不合格焊道修補(bǔ)管內(nèi)面干燥處理管內(nèi)面除銹處理管內(nèi)面防銹包覆處理管外表面除銹處理管外表面防銹包覆處理成品。RBE成形的階段為輥壓、彎曲和擴(kuò)徑，生產(chǎn)工藝成熟，過去的RB主要用于制造外徑較大

54、且長(zhǎng)度較短的壓力容器、結(jié)構(gòu)鋼及給排水管。由于一般企業(yè)難以承受UOE制管機(jī)組的巨大投資，在RB基礎(chǔ)上發(fā)展起來的RBE制管機(jī)組具有投資小、批量適中、更換產(chǎn)品規(guī)格方便等特點(diǎn)，因而得到較快的發(fā)展。用此種成形工藝生產(chǎn)出來的焊管在質(zhì)量和性能上接近UOE鋼管，因此在大部分情況下可以代替UOE焊管。RBE制管機(jī)組是以三輥滾壓來實(shí)現(xiàn)鋼管成形的，其制管過程是，三輥成形機(jī)將鋼板滾壓成一定口徑的鋼管，然后用成形輥將其邊緣彎曲，也可以采取后彎邊。由于是三輥連續(xù)輥壓彎曲成形，因此在鋼管成形過程中產(chǎn)生的應(yīng)力分布較均勻，但在改變產(chǎn)品規(guī)格時(shí)，需要更換芯輥，并適當(dāng)調(diào)整下輥。該成形設(shè)備的一套芯輥可以兼顧幾種規(guī)格的產(chǎn)品。缺點(diǎn)是生產(chǎn)規(guī)

55、模小，由于受芯輥強(qiáng)度和剛度等方面的影響，鋼管壁厚和管徑受到了很大的限制。JCOE成形有三個(gè)階段，即先將鋼板壓成J形，然后再依次壓成C形和O形，E代表擴(kuò)徑（Expanding）。JCOE成形制管機(jī)組是在UOE成形工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它借鑒U形的工作原理，將UOE成形工藝分布實(shí)施，使成形機(jī)的噸位大大減少，從而節(jié)省了設(shè)備的投資。生產(chǎn)出來的鋼管在質(zhì)量上與UOE焊管相同，但產(chǎn)量比UOE焊管機(jī)組低，這種工藝容易實(shí)現(xiàn)成形過程中的自動(dòng)化控制，產(chǎn)品成形質(zhì)量較好。JCOE成形設(shè)備大體可以分成兩種形式，一種是折彎成形，另一種是模壓成形。折彎成形主要用于厚板和中厚板的成形工藝，步幅較小，產(chǎn)量較低。成形過程是先在彎

56、邊機(jī)上將鋼板兩個(gè)邊緣按焊管的曲率半徑滾壓成弧形，然后用成形機(jī)經(jīng)過多次步進(jìn)沖壓將鋼板的一半壓成C形，再從鋼板的另一邊開始沖壓，經(jīng)過多次步進(jìn)沖壓，將鋼板的另一邊也壓成C形，從而使整塊的鋼板成為開口的O形。模壓成形主要用于薄板和中厚板的成形，與折彎成形相比，主要是成形機(jī)壓頭不同，折彎成形機(jī)壓頭的截面為T形（單位面積壓力較大），模壓成形機(jī)的壓頭為倒T形（單位面積壓力相對(duì)要?。?，并且壓頭按一定的曲率制造。成形步驟基本與折彎成形相同，先將鋼板的一半經(jīng)過多次步進(jìn)沖壓壓成C形，再將鋼板的另一邊也壓成C形，然后再將其兩邊彎成要求的弧度，最終使整塊鋼板成為開口的O形。在整個(gè)成形過程中，上、下壓頭以及送板機(jī)械手的操

57、作均采用計(jì)算機(jī)控制，可以根據(jù)不同的鋼級(jí)、壁厚、板寬自動(dòng)調(diào)整壓下量、壓下力和鋼板進(jìn)給量，同時(shí)上下模具有補(bǔ)償變形功能，可以有效地避免模具變形對(duì)成形所造成的不良影響，保證鋼板在壓制過程中全長(zhǎng)方向的平行度。成形時(shí)送進(jìn)步長(zhǎng)均勻，可以保證鋼管的圓度和焊接邊的平行度。JCOE成形方式主要特點(diǎn)是在生產(chǎn)小規(guī)模產(chǎn)品時(shí)能適應(yīng)較大的壁厚，具有投資中等、產(chǎn)品范圍廣、產(chǎn)量適中等優(yōu)點(diǎn)，適用于中小型直縫埋弧焊鋼管的生產(chǎn)。鋼板在成型至擴(kuò)徑過程中始終受拉伸，沒有UOE成型時(shí)鋼板所受的壓縮-拉伸的反向受力過程，包辛格效應(yīng)小，鋼板的強(qiáng)度得到充分利用，模具小，在受力狀態(tài)下，鋼管表面不會(huì)劃傷，模具與鋼板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離小，成型過程的氧化皮

58、脫落少，容易清潔，對(duì)焊接質(zhì)量影響小，成型過程中不需要UOE成型的潤(rùn)滑和之后的清洗、烘干。JCOE生產(chǎn)關(guān)鍵工序如下：1）對(duì)鋼板進(jìn)行全板超聲波檢驗(yàn)，確保原料質(zhì)量。2）對(duì)鋼板兩縱向邊進(jìn)行雙面銑削，使之達(dá)到加工要求。3）預(yù)彎邊機(jī)將板邊預(yù)先彎制到合適的曲率，保證焊縫區(qū)域的幾何外形，并為下道成型工序做準(zhǔn)備。4）JCO成形。5）預(yù)焊機(jī)對(duì)開口鋼管進(jìn)行快速合縫預(yù)焊。八排壓輥使成形后的鋼管能迅速準(zhǔn)確的合縫對(duì)中，可有效消除錯(cuò)邊，預(yù)焊方式為焊縫全長(zhǎng)連續(xù)預(yù)焊工藝。6）對(duì)鋼管進(jìn)行內(nèi)、外焊。7）利用超聲波探傷設(shè)備對(duì)內(nèi)、外焊縫及焊縫兩側(cè)母材進(jìn)行百分之百的超聲自動(dòng)探傷。9）X射線探傷設(shè)備對(duì)內(nèi)外焊縫進(jìn)行百分之百的X射線工業(yè)電視探

59、傷。10）對(duì)鋼管一次整體擴(kuò)徑。有液壓整體擴(kuò)徑和機(jī)械整體擴(kuò)徑兩種方法，可對(duì)LSAW鋼管全長(zhǎng)進(jìn)行擴(kuò)徑、整圓、矯直，以提高鋼管幾何尺寸精度，提高現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量，并可改善鋼管內(nèi)應(yīng)力的分布狀態(tài)，整體機(jī)械擴(kuò)徑機(jī)如圖3所示。11）對(duì)擴(kuò)徑后的鋼管進(jìn)行逐根水壓試驗(yàn)。12）對(duì)鋼管進(jìn)行管端坡口加工，以保證鋼管現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊接質(zhì)量。13）再次對(duì)水壓試驗(yàn)后的鋼管逐根進(jìn)行焊縫及兩側(cè)母材的超聲探傷，以確保在擴(kuò)徑、水壓后的鋼管質(zhì)量。（14）再次對(duì)水壓試驗(yàn)后的鋼管逐根進(jìn)行焊縫及兩側(cè)母材的X射線探傷管端焊縫拍片，確保出廠鋼管質(zhì)量。（15）管端UT探傷以確保鋼管質(zhì)量。C成形法用兩臺(tái)C成形機(jī)代替UOE機(jī)組中的U壓力機(jī)和O壓力機(jī)，其成形過程

60、為：經(jīng)預(yù)彎邊的鋼板首先在第一臺(tái)壓力機(jī)上成形鋼板的一半，接著在另一壓力機(jī)上成形鋼板的另一半，從而得到O形圓管。C成形法生產(chǎn)的焊管尺寸合適，產(chǎn)量適中，生產(chǎn)線價(jià)格較低。PFP逐步折彎成形是將端頭預(yù)彎的鋼板在壓力機(jī)上以較小的步長(zhǎng)，較多的次數(shù)逐步對(duì)板料進(jìn)行折彎，最后經(jīng)鋼管合縫焊機(jī)成形為圓管。PFP法因每次壓下量小，故壓力機(jī)噸位不大，因此投資也較小，該種方法可以成形不同管徑，不同壁厚的焊管，加工的直徑可小于406mm，生產(chǎn)的焊管質(zhì)量較好，產(chǎn)量適中。PFP逐步折彎成形與RBE輥彎成形法比較，兩者的特點(diǎn)大體相同，但PFP法生產(chǎn)的焊管直徑可小于406mm，這一點(diǎn)是RBE法所做不到的。PFP法生產(chǎn)線具有更強(qiáng)的市場(chǎng)