鋼管制造技術(shù)的最新進(jìn)展.doc

各加工工序制造技術(shù)的進(jìn)步坡口加工中厚壁鋼管可以高效率切削，兩臺(tái)UOE鋼管軋機(jī)從刨邊式變?yōu)殂娺吺?。在高?qiáng)度鋼管和厚壁鋼管制造中，C形壓力機(jī)對(duì)提高橢圓度起到重要作用。日本國內(nèi)也有增強(qiáng)C形壓力機(jī)能力的軋機(jī)。U、O形壓力機(jī)的方式和能力沒有變化，新日鐵君津廠進(jìn)行高強(qiáng)度鋼管制造工程改造，進(jìn)一步提高了成形精度和橢圓度。也有運(yùn)用FEA優(yōu)化高強(qiáng)度鋼管和超厚壁鋼管成形條件的報(bào)告。也有為了預(yù)測(cè)壓潰壓力，為了預(yù)測(cè)制管后的力學(xué)性能、殘余應(yīng)力和形狀，運(yùn)用FEA的例子。U形壓力機(jī)的滑塊式和側(cè)氣缸式比較，側(cè)氣缸式的成形范圍大，無論是厚壁還是薄壁的成形能力都良好。連桿式處于這些之間。開發(fā)了可以高質(zhì)量化、高速化進(jìn)行定位焊接的焊接技術(shù)、焊接裝置及焊接材料，從間歇定位轉(zhuǎn)向連續(xù)定位，有定位線從二條集約到一條的鋼管軋機(jī)，這樣有助于高效率操作和省力化。UOE鋼管內(nèi)外面用一道SAW制造，為了提高生產(chǎn)率實(shí)現(xiàn)多電極化，內(nèi)面焊接3-4個(gè)電極；外面焊接4個(gè)電極是主流。即使是相同的設(shè)備，由于各電極的電流配備、焊劑的改良，提高了焊接速度，于是減少了焊接線的數(shù)量。此外，還實(shí)施自動(dòng)化節(jié)省了人力。為制造高強(qiáng)度鋼管和超厚壁鋼管，要求擴(kuò)管工序有強(qiáng)力的擴(kuò)管器，也有引進(jìn)高能力擴(kuò)管器的軋機(jī)。管縫焊接材料管縫焊接的接頭強(qiáng)度必須是母材強(qiáng)度同等以上，隨著鋼管的高強(qiáng)度化，要求高強(qiáng)度的焊接金屬。越增加合金量，焊接金屬的強(qiáng)度也越高，與Pcm值有良好的相關(guān)性。一般情況下，隨著高強(qiáng)度化，韌性降低，抗拉強(qiáng)度從1000MPa以上韌性快速下降。1000MPa的組織是上貝氏體；1150MPa是條狀馬氏體主體的組織，可見組織形態(tài)的影響之大。X65級(jí)的焊接金屬廣泛使用由焊劑添加B，抑制焊接金屬的晶間鐵素體生成，提高低溫韌性技術(shù)?？估瓘?qiáng)度800MPa以下時(shí)，使用了添加B焊劑的30ppmB的焊接金屬抑制晶間鐵素體，比B15ppm的低B焊接金屬韌性高。但是，抗拉強(qiáng)度800MPa以上，反而是低B韌性高。這說明低B焊接金屬組織在1000MPa含有針狀馬氏體。此外，為了達(dá)到高強(qiáng)度、高韌性，添加Ni是有效的方法，如果Ni含量達(dá)到3%以上高溫裂紋敏感性提高。自動(dòng)化鋼管直徑、壁厚、橢圓度等自動(dòng)尺寸測(cè)定有了進(jìn)步。鋼管坡口、焊道形狀的測(cè)定、自動(dòng)標(biāo)記技術(shù)、利用圖像識(shí)別的部件跟蹤技術(shù)獲得發(fā)展，可以對(duì)每根鋼管從上游工序直到出庫進(jìn)行全過程數(shù)據(jù)管理。近年來，與客戶在網(wǎng)上電子化的數(shù)據(jù)共享，可以時(shí)時(shí)掌握制管的進(jìn)展、出庫試驗(yàn)結(jié)果等。JCOE鋼管制造技術(shù)的進(jìn)步LSAW大口徑鋼管的制造方法以UOE法為主，直徑和壁厚超過UOE制造范圍時(shí)，用三輥彎曲法和壓力彎曲法制造。20世紀(jì)90年代中期以德國、印度、俄羅斯和中國為中心建設(shè)了JCOE法的大口徑鋼管廠，是與UOE法詳細(xì)比較的時(shí)期。JCOE鋼管的制造工序JCOE法是德國SMSMeer公司開發(fā)的。其工序是：軋邊；預(yù)彎邊；采用壓力機(jī)彎曲一端彎曲成J形狀，另一端同樣成J形，成形為C形，最后成形為管縫打開的O形；管縫焊接；擴(kuò)管。與UOE法比較，UO部分置換為壓力機(jī)彎曲。最大可制造范圍是直徑60in.，長(zhǎng)度18m，使用普通工具鋼管壁厚是40mm，使用特殊工具最大可達(dá)到65mm。40mm壁厚時(shí)，12.2m長(zhǎng)度的壓力機(jī)負(fù)荷是65MN，18.3m長(zhǎng)度的壓力機(jī)負(fù)荷是100MN。JCOE鋼管的特點(diǎn)JCOE法的特點(diǎn)是設(shè)備成本低，一條生產(chǎn)線的投資額是UOE的1/8，產(chǎn)量是1/2。特別是每種尺寸U形壓力機(jī)、O形壓力機(jī)的模具與UOE法不同，工具成本低，更換時(shí)間也短，所以，適合生產(chǎn)多品種量少的鋼管。作為鋼管特性，因進(jìn)行最后擴(kuò)管，推測(cè)殘余應(yīng)力與UOE法差別不大。UOE法中，U形壓力機(jī)彎曲的部分，O形壓力機(jī)初期形成多角形時(shí)折彎部分變形大，圓周方向有變形分布。JCOE法中，如果仔細(xì)進(jìn)行J成形，變形分布小。如何仔細(xì)進(jìn)行J成形對(duì)生產(chǎn)率有直接影響，但實(shí)際操作不明確。定位焊接以后與UOE鋼管相同，擴(kuò)管之后JCOE法和UOE法生產(chǎn)的鋼管品質(zhì)差異不大。螺旋焊管制造技術(shù)的進(jìn)步從1994年以后，日本國內(nèi)就沒有新建螺旋焊管軋機(jī)，但是進(jìn)行了旨在提高生產(chǎn)效率的焊接速度提高和縮短組裝時(shí)間的設(shè)備改造。在海外，采用面向管線鋼管的高品質(zhì)、高效率化的Two-step工藝。高速焊接技術(shù)螺旋焊管焊接位置必然是上坡焊或下坡焊接，所以，存在焊道形成控制難的問題。與1986年相比，各公司通過多電極化和調(diào)整焊接條件，提高了到傾斜焊接的極限實(shí)力。一部分先用ERW焊，然后用SAW焊的工藝已工業(yè)化，實(shí)現(xiàn)了最高5m/min的焊接速度。兩步法生產(chǎn)工藝在海外，定位焊接和管縫焊接工序是分開的，使兼顧高品質(zhì)和高效率的工藝工業(yè)化，現(xiàn)在用于管線鋼管的螺旋焊管軋機(jī)大多采用Two-step（兩步法）生產(chǎn)工藝。定位焊接是用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行內(nèi)面焊接，有報(bào)告稱密封焊的速度最大達(dá)到9m/min。與原來的One-step（一步法）工藝相比，大大提高了生產(chǎn)率。定位焊后鋼管在后道工序設(shè)置的多臺(tái)焊接生產(chǎn)線上以1-2m/min的速度進(jìn)行內(nèi)外面焊接。與成形同時(shí)進(jìn)行焊接的一步法工藝相比，可以說不受對(duì)接部位間隙的影響，可以獲得高品質(zhì)的焊縫。焊接后，在后道工序進(jìn)行焊縫的無損檢測(cè)、水壓檢查后，成為成品。應(yīng)用領(lǐng)域管線鋼管領(lǐng)域以前高級(jí)管線鋼管的制造方法是UOE獨(dú)霸市場(chǎng)，但現(xiàn)在這種狀況正在發(fā)生很大的變化。直徑26in.以下的管道也在廣泛使用電焊鋼管。在X80級(jí)以下、壁厚20mm以下的領(lǐng)域，使用熱軋鋼板為原料軋制鋼管的項(xiàng)目也在增加。UOE法的制造尺寸中，新設(shè)了JCOE法軋機(jī)，比較性投資額低，估計(jì)將有發(fā)展前景。但是，為了穩(wěn)定地生產(chǎn)高品質(zhì)的管線鋼管，應(yīng)具有煉鋼、連鑄、厚板的組織控制、成形、焊縫等全面的高端制造技術(shù)，進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理。土木建筑用產(chǎn)品領(lǐng)域在建筑用途中，采用UOE和壓力機(jī)彎曲法的鋼管作為建筑結(jié)構(gòu)件的柱使用，特別是在鋼管中填充混凝土的方法有望提高構(gòu)件強(qiáng)度和變形性能的CFT結(jié)構(gòu)的運(yùn)用已經(jīng)普及。在土木建筑用途中，采用提高與混凝土粘附性能的網(wǎng)紋熱軋帶卷的螺旋焊管和鋼管內(nèi)外面加工成突起物的螺旋焊管被用于基礎(chǔ)樁和橋墩。其間，螺旋焊管的制造技術(shù)是以低成本為目的的省力化技術(shù)和焊接速度高速化而發(fā)展起來的，提高了生產(chǎn)率。