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(一)质量要求①钢的化学成分:钢的化学成分是影响无缝钢管性能主要的因素之一,也是制定轧管工艺参数和钢管热处理工艺参数的主要依据。a. 合金元素:有意加入,根据用途b. 残余元素:炼钢带入,适当控制c. 有害元素:严格控制(As、Sn、Sb、Bi、Pb),气体(N、H、O)炉外精炼或电渣重熔:提高钢中化学成分的均匀性和钢的纯净度,减少管坯中的非金属夹杂物并改善其分布形态。②钢管几何尺寸精度和外形a. 钢管外径精度:取决于定(减)径方法、设备运转情况、工艺制度等。外径允许偏差 δ=(D-Di)/Di × D: 或小外径mmDi:名义外径mmb. 钢管壁厚精度:与管坯的加热质量,各变形工序的工艺设计参数和调整参数,工具质量及其润滑质量等有关壁厚允许偏差: ρ=(S-Si)/Si× S:横截面上或小壁厚Si:名义壁厚mmC.钢管椭圆度:表示钢管的不圆程度。d. 钢管长度:正常长度、定(倍)尺长度、长度允许偏差e. 钢管弯曲度:表示钢管的弯度:每米钢管长度的弯曲度、钢管全长的弯曲度f. 钢管端面切斜度:表示钢管端面与钢管横截面的倾斜程度g. 钢管端面坡口角度和钝边5.钢管表面质量:表面光洁要求a. 危险性缺陷:裂纹、内折、外折、轧破、离层、结疤、拉凹、凸包等。b. 一般性缺陷:麻坑、青线、划伤、碰伤、轻微的内、外直道、辊印等。产生原因:① 由于管坯的表面缺陷或内部缺陷所带来的。② 生产过程中产生的,如轧制工艺参数设计不正确,模具表面不光滑,润滑条件不好,孔型设计及调整不合理。③ 管坯(钢管)在加热轧制,热处理以及矫直过程中,如果因为加热温度控制不当,变形不均匀,加热冷却速度不合理或矫直变形量太大而产生过大的残余应力,那么也有可能导致钢管产生表面裂纹。6.钢管理化性能:常温力学性能、高温力学性能、低温性能、抗腐蚀性能。钢管的理化性能主要取决于钢的化学成分,组织结构和钢的纯净度以及钢管的热处理方式等。7.钢管工艺性能:压扁、扩口、卷边、弯曲、焊接等。8.钢管金相组织:低倍组织(宏观)、高倍组织(微观) M、B、P、F、A、S9.钢管特殊要求:合同附件、技术协议。(二)无缝钢管质量检验方法:1.化学成分分析:化学分析法、仪器分析法(红外C—S仪、直读光谱仪、zcP等)。①红外C—S仪:分析铁合金,炼钢原材料,钢铁中的C、S元素。②直读光谱仪:块状试样中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi③N—0仪:气体含量分析N、O2.钢管几何尺寸及外形检查:①钢管壁厚检查:千分尺、超声测厚仪,两端不少于8点并记录。②钢管外径、椭圆度检查:卡规、游标卡尺、环规,测出点、小点。③钢管长度检查:钢卷尺、人工、自动测长。④钢管弯曲度检查:直尺、水平尺(1m)、塞尺、细线测每米弯曲度、全长弯曲度。⑤钢管端面坡口角度和钝边检查:角尺、卡板。3.钢管表面质量检查:①人工肉眼检查:照明条件、标准、经验、标识、钢管转动。②无损探伤检查:a. 超声波探伤UT:对于各种材质均匀的材料表面及内部裂纹缺陷比较敏感。标准:GB/T 5777-1996 级别:C5级b. 涡流探伤ET:(电磁感应)主要对点状(孔洞形)缺陷敏感。 标准:GB/T 7735-2004级别:B级c. 磁粉MT和漏磁探伤:磁力探伤,适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测。标准:GB/T 12606-1999 级别: C4级d. 电磁超声波探伤:不需要耦合介质,可以应用于高温高速,粗燥的钢管表面探伤。e. 渗透探伤:荧光、着色、检测钢管表面缺陷。4.钢管理化性能检验:①拉伸试验:测应力和变形,判定材料的强度(YS、TS)和塑性指标(A、Z)纵向,横向试样 管段、弧型、圆形试样(¢10、¢12.5)小口径、薄壁 大口径、厚壁 定标距。备注:试样断后伸长率与试样尺寸有关 GB/T 1760②冲击试验:CVN、缺口C型、V型、功J 值J/cm2标准试样10×10×55(mm) 非标试样5×10×55(mm)③硬度试验:布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV等④液压试验:试验压力、稳压时间、 p=2Sδ/D5.钢管工艺性能检验过程:①压扁试验:圆形试样 C形试样(S/D>0.15) H=(1+2)S/(∝+S/D)L=40~100mm 单位长度变形系数=0.07~0.08②环拉试验:L=15mm 无裂纹为合格③扩口和卷边试验:顶心锥度为30°、40°、60°④弯曲试验:可代替压扁试验(对大口径管而言)6.钢管金相分析:①高倍检验(微观分析):非金属夹杂物100x GB/T 10561 晶粒度:级别、级差组织:M、B、S、T、P、F、A-S脱碳层:内、外。A法评级:A类-硫化物 B类-氧化物 C类-硅酸盐 D-球状氧化 DS类。②低倍试验(宏观分析):肉眼、放大镜10x以下。a. 酸蚀检验法。b. 硫印检验法(管坯检验,显示低培组织及缺陷,如疏松、偏析、皮下气泡、翻皮、白点、夹杂物等。c. 塔形发纹检验法:检验发纹数量、长度及分布。(三)中国现行无缝钢管标准:1.现行无缝钢管标准:共有47项 其中:GB 25 项 HB 3 项 特殊用途19项;基础 2项 产品 45项2.常用标准:① GB/T 2102-2006 钢管的验收、包装、标志和质量证明书。② GB/T 17395-2008 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差。③ GB 5310-2008 高压锅炉用无缝钢管。④ GB 9948-2013 石油裂化用无缝钢管。⑤ GB 6479-2013 高压化肥设备用无缝钢管。⑥GB 18248-2008 气瓶用无缝钢管。
长治黎城天祥钢管有限公司从事 无缝钢管产品研发与制造多年,积累了丰富的 无缝钢管行业经验,为客户提供独到的解决方案,以诚信、实力和产品质量获得业界的认可!
无缝钢管,因其用途不同而分为如下若干品种:
GB/T8162-1999(结构用无缝钢管)。主要用于一般结构和机械结构。其代表材质(牌号):碳素钢20、45号钢;合金钢Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。
GB/T8163-1999(输送流体用无缝钢管)。主要用于工程及大型设备上输送流体管道。代表材质(牌号)为20、Q345等。
GB3087-1999(低中压锅炉用无缝钢管)。主要用于工业锅炉及生活锅炉输送低中压流体的管道。代表材质为10、20号钢。
GB5310-1995(高压锅炉用无缝钢管)。主要用于电站及核电站锅炉上耐高温、高压的输送流体集箱及管道。代表材质为20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。
GB5312-1999(船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管)。主要用于船舶锅炉及过热器用I、II级耐压管等。代表材质为360、410、460钢级等。
GB1479-2000(高压化肥设备用无缝钢管)。主要用于化肥设备上输送高温高压流体管道。代表材质为20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。
GB9948-1988(石油裂化用无缝钢管)。主要用于石油冶炼厂的锅炉、热交换器及其输送流体管道。其代表材质为20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。
GB18248-2000(气瓶用无缝钢管)。主要用于制作各种燃气、液压气瓶。其代表材质为37Mn、34Mn2V、35CrMo等。
GB/T17396-1998(液压支柱用热轧无缝钢管)。主要用于制作煤矿液压支架和缸、柱,以及其它液压缸、柱。其代表材质为20、45、27SiMn等。
GB3093-1986(柴油机用高压无缝钢管)。主要用于柴油机喷射系统高压油管。其钢管一般为冷拔管,其代表材质为20A。
GB/T3639-1983(冷拔或冷轧精密无缝钢管)。主要用于机械结构、碳压设备用的、要求尺寸精度高、表面光洁度好的钢管。其代表材质20、45钢等。
GB/T3094-1986(冷拔无缝钢管异形钢管)。主要用于制作各种结构件和零件,其材质为优质碳素结构钢和低合金结构钢。
GB/T8713-1988(液压和气动筒用精密内径无缝钢管)。主要用于制作液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧无缝钢管。其代表材质为20、45钢等。
GB13296-1991(锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管)。主要用于化工企业的锅炉、过热器、热交换器、冷凝器、催化管等。用的耐高温、高压、耐腐蚀的钢管。其代表材质为0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
GB/T14975-1994(结构用不锈钢无缝钢管)。主要用于一般结构(宾馆、饭店装饰)和化工企业机械结构用的耐大气、酸腐蚀并具有一定强度的钢管。其代表材质为0-3Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
GB/T14976-1994(流体输送用不锈钢无缝钢管)。主要用于输送腐蚀性介质的管道。代表材质为0Cr13、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti等。
YB/T5035-1993(汽车半轴套管用无缝钢管)。主要用于制作汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。其代表材质为45、45Mn2、40Cr、20CrNi3A等。
继周期轧管工艺之后,世界上又先后出现了多种轧管工艺。其中包括艾哈德轧管、自动轧管、狄塞尔轧管、三辊轧管、热挤压管、连续轧管、冷拔(轧)管、热扩管等8种轧管工艺。现分别予以介绍。
1 艾哈德(Ehrhardt)轧管工艺
艾哈德于1891年发明水压冲孔工艺以生产冲孔杯状坯,并于1899年完成用芯棒将冲孔坯顶推通过一系列直径逐渐缩小的圆环以生产无缝钢管的方法。通常又称为顶管工艺。
现今特大口径无缝钢管仍采用顶管法生产,直径可达1 066 mm,20世纪80年代,曼内斯曼公司将此工艺发展为CPE工艺,主要生产中小直径无缝钢管。2 自动轧管工艺
斯蒂弗尔(Stiefel)1895年获得盘式穿孔机的专利后,台自动轧管机于1903年在美国投产,1905年采用均整机的自动轧管机组诞生。自动轧管机又称为斯蒂弗尔轧管机。之后,自动轧管机一度成为生产无缝钢管的主要机组。
3 狄塞尔轧管工艺和Accu Roll轧管工艺
Sam Diescher首先构思将旋转导盘引入二辊斜轧机代替原先的导板,以进行延伸轧管,并于1932年诞生台狄塞尔(Diescher)轧管机。半个世纪之后,美国AS公司首先将锥形辊引入斜轧管机并获得专利,1989年世界上台Accu Roll轧管机在我国烟台投入生产。
4 三辊轧管工艺
这是一种三辊斜轧管工艺,毛管在芯棒与3个辊之间被辗轧延伸,三辊轧管机又称阿塞尔(Assel)轧管机。
5 热挤压管工艺
早在曼内斯曼兄弟发明斜轧穿孔前,就已经有了采用热挤压铝材的工艺来生产无缝钢管的专利。但只是在20世纪50年代成功采用玻璃润滑剂之后,钢管的热挤压工艺才获得真正的应用和快速发展。现代热挤压钢管工艺主要用于高合金难变形管材及异型管材的生产。
6 连续轧管工艺
早在1891年美国凯洛格(Kellogg)钢管厂就已获得连续轧管机的专利。但由于众多的技术原因,这一工艺并未获得真正成功。直到20世纪50年代这种工艺才获得巨大发展,并以其高产能、率、高质量逐渐成为生产无缝钢管的主导轧机。
纵观上述多种轧管工艺,它们诞生在不同时期,经不断改进并发展自身的特点,以满足市场对产品的规格、品种、质量和不同批量的要求。并在不同时期,陆续形成各种无缝钢管生产方式。目前三辊行星轧管机(PSW)及穿孔机轧管工艺(CPS)的研制与开发,表明世界上仍在继续探索新的轧管工艺。
7 冷拔(轧)管工艺
为了扩大、补充及提高热轧无缝钢管的品种和质量,所采用的管材二次加工技术——冷拔(轧)及热扩管工艺亦得到相应发展。
早在热轧无缝钢管生产方法采用之前,冷拔工艺就已经用于焊管的二次加工。冷轧工艺是由美国Tabl Reduing公司于1931年获得专利,采用类同周期轧管机的变形工艺(机架往复运动,多道次变形),因此又称为冷皮尔格轧管机。
采用冷拔(轧)方法不仅可以生产热轧方法难以生产(或不经济)或无法生产的规格品种及高质量要求的产品,而且也可采用穿轧毛坯代替热轧生产小规格钢管及高质量的特殊品种(如轴承管、不锈钢管等)。目前我国冷拔(轧)产品占无缝钢管总产量的20%左右,远高于美国、日本、俄罗斯等国的产量。
8 热扩管工艺
热扩管工艺是生产大口径无缝钢管的主要方法,分辊式(斜轧)、拉扩式和推制式3种形式。辊式扩管扩径可达1 500mm,适合于规模生产;而推制式扩管设备简单,投资少,产量低,仅适合于小批量生产。
我国现有无缝钢管热轧成品机组36套,另有多套冷轧(拔)管机组。其中热轧管机组包括连轧管机组、自动轧管机组、周期轧管机组、精密轧管机组(Accu Roll)、圆盘轧管机组(Diescher)、三辊轧管机组、扩管机组、顶管机组及挤压管机组等九大类。也进行过三辊行星轧管机的工业性试验。还有100多台(套)生产无缝毛管的设备(主要是穿孔机),较之世界上任何一个的生产机组都多,可谓世界上无缝钢管生产机组的博物馆。
现今热轧无缝钢管生产的基本工艺是:坯料准备→加热→穿(冲)孔→ 再加热轧管→定径→精整、检查、测试(冷却、矫正、切(锯)头、取样、探伤、水压、测重称重、防腐等)→包装入库。
其中主要热变形工序是穿(冲)孔、轧管及定(减)径。穿(冲)孔主要是将实心管坯变成中空的荒管;轧管主要是减壁及控制壁厚,亦是纵向延伸变形的主要工序;定(减)径主要是减径及控制外径,同时也可调整壁厚(张力减径)。
由于轧管工序不仅是轧管纵向变形的主要工序,而且对壁厚控制,表面质量,以至整个机组的生产效率都起着至关重要的作用。因而人们已习惯于将轧管工序的名称称为该机组的型式,如连轧管机组、自动轧管机组、精密轧管机组等。
由于对无缝钢管质量的高要求及热轧钢管机组、快速发展,促使钢管精整工艺和设备进一步发展及现代化。步进式冷床、多辊式钢管矫直机、切管机及排管锯、快速铣头倒棱机、自动测长、称重、喷印及机械化捆扎装置等相继出现并广泛应用。而相关技术的发展,特别是连铸圆坯工艺的日趋成熟以及在线检测、自动控制技术的运用更加推动了无缝钢管生产技术的发展。对产品的更高质量要求及专用管材还需进一步进行热处理(正火、退火、调质等)和机加工(车丝扣、扒皮、磨光、端部加厚等)。
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