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钢管制造技术的最新进展

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各加工工序制造技术的进步 坡口加工中厚壁钢管可以高效率切削,两台 UOE 钢管轧机从刨边 式变为铣边式。在高强度钢管和厚壁钢管制造中,C 形压力机对提高 椭圆度起到重要作用。日本国内也有增强 C 形压力机能力的轧机。 U、O 形压力机的方式和能力没有变化,新日铁君津厂进行高强度 钢管制造工程改造,进一步提高了成形精度和椭圆度。也有运用 FEA 优化高强度钢管和超厚壁钢管成形条件的报告。也有为了预测压溃压 力,为了预测制管后的力学性能、残余应力和形状,运用 FEA 的例子。 U 形压力机的滑块式和侧气缸式比较,侧气缸式的成形范围大,无论 是厚壁还是薄壁的成形能力都良好。连杆式处于这些之间。 开发了可以高质量化、高速化进行定位焊接的焊接技术、焊接装 置及焊接材料,从间歇定位转向连续定位,有定位线从二条集约到一 条的钢管轧机,这样有助于高效率操作和省力化。UOE 钢管内外面用 一道 SAW 制造, 为了提高生产率实现多电极化, 内面焊接 3-4 个电极; 外面焊接 4 个电极是主流。 即使是相同的设备,由于各电极的电流配备、焊剂的改良,提高 了焊接速度,于是减少了焊接线的数量。此外,还实施自动化节省了 人力。为制造高强度钢管和超厚壁钢管,要求扩管工序有强力的扩管 器,也有引进高能力扩管器的轧机。 管缝焊接材料 管缝焊接的接头强度必须是母材强度同等以上,随着钢管的高强 度化,要求高强度的焊接金属。越增加合金量,焊接金属的强度也越

高,与 Pcm 值有良好的相关性。一般情况下,随着高强度化,韧性降 低,抗拉强度从 1000MPa 以上韧性快速下降。1000MPa 的组织是上贝 氏体;1150MPa 是条状马氏体主体的组织,可见组织形态的影响之大。 X65 级的焊接金属广泛使用由焊剂添加 B, 抑制焊接金属的晶间铁素体 生成,提高低温韧性技术。抗拉强度 800MPa 以下时,使用了添加 B 焊剂的 30ppmB 的焊接金属抑制晶间铁素体,比 B<15ppm 的低 B 焊接 金属韧性高。但是,抗拉强度 800MPa 以上,反而是低 B 韧性高。这说 明低 B 焊接金属组织在 1000MPa 含有针状马氏体。此外,为了达到高 强度、高韧性,添加 Ni 是有效的方法,如果 Ni 含量达到 3%以上高温 裂纹敏感性提高。 自动化 钢管直径、壁厚、椭圆度等自动尺寸测定有了进步。钢管坡口、 焊道形状的测定、自动标记技术、利用图像识别的部件跟踪技术获得 发展,可以对每根钢管从上游工序直到出库进行全过程数据管理。* 年来,与客户在网上电子化的数据共享,可以时时掌握制管的进展、 出库试验结果等。 JCOE 钢管制造技术的进步 LSAW 大口径钢管的制造方法以 UOE 法为主,直径和壁厚超过 UOE 制造范围时,用三辊弯曲法和压力弯曲法制造。20 世纪 90 年代中期 以德国、印度、俄罗斯和中国为中心建设了 JCOE 法的大口径钢管厂, 是与 UOE 法详细比较的时期。 JCOE 钢管的制造工序

JCOE 法是德国 SMSMeer 公司开发的。其工序是:①轧边;②预弯 边;③采用压力机弯曲一端弯曲成 J 形状,另一端同样成 J 形,成形 为 C 形,最后成形为管缝打开的 O 形;④管缝焊接;⑤扩管。与 UOE 法比较, UO 部分置换为③压力机弯曲。 最大可制造范围是直径 60in., 长度 18m,使用普通工具钢管壁厚是 40mm,使用特殊工具最大可达到 65mm。40mm 壁厚时,12.2m 长度的压力机负荷是 65MN,18.3m 长度的 压力机负荷是 100MN。 JCOE 钢管的特点 JCOE 法的特点是设备成本低, 一条生产线的投资额是 UOE 的 1/8, 产量是 1/2。特别是每种尺寸 U 形压力机、O 形压力机的模具与 UOE 法不同,工具成本低,更换时间也短,所以,适合生产多品种量少的 钢管。作为钢管特性,因进行最后扩管,推测残余应力与 UOE 法差别 不大。UOE 法中,U 形压力机弯曲的部分,O 形压力机初期形成多角形 时折弯部分变形大,圆周方向有变形分布。JCOE 法中,如果仔细进行 J 成形,变形分布小。如何仔细进行 J 成形对生产率有直接影响,但 实际操作不明确。 定位焊接以后与 UOE 钢管相同, 扩管之后 JCOE 法和 UOE 法生产的钢管品质差异不大。 螺旋焊管制造技术的进步 从 1994 年以后, 日本国内就没有新建螺旋焊管轧机, 但是进行了 旨在提高生产效率的焊接速度提高和缩短组装时间的设备改造。在海 外,采用面向管线钢管的高品质、高效率化的 Two-step 工艺。 高速焊接技术

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 成控制难的问题。 与 1986 年相比, 各公司通过多电极化和调整焊接条 件,提高了到倾斜焊接的极限实力。一部分先用 ERW 焊,然后用 SAW 焊的工艺已工业化,实现了最高 5m/min 的焊接速度。 两步法生产工艺 在海外,定位焊接和管缝焊接工序是分开的,使兼顾高品质和高 效率的工艺工业化,现在用于管线钢管的螺旋焊管轧机大多采用 Two-step(两步法)生产工艺。定位焊接是用二氧化碳气体保护焊进 行内面焊接,有报告称密封焊的速度最大达到 9m/min。与原来的 One-step(一步法)工艺相比,大大提高了生产率。定位焊后钢管在 后道工序设置的多台焊接生产线上以 1-2m/min 的速度进行内外面焊 接。与成形同时进行焊接的一步法工艺相比,可以说不受对接部位间 隙的影响,可以获得高品质的焊缝。焊接后,在后道工序进行焊缝的 无损检测、水压检查后,成为成品。 应用领域 管线钢管领域 以前高级管线钢管的制造方法是 UOE 独霸市场,但现在这种状况 正在发生很大的变化。 直径 26in.以下的管道也在广泛使用电焊钢管。 在 X80 级以下、 壁厚 20mm 以下的领域, 使用热轧钢板为原料轧制钢管 的项目也在增加。 UOE 法的制造尺寸中,新设了 JCOE 法轧机,比较性投资额低,估 *蟹⒄骨熬啊5牵宋榷ǖ厣咂分实墓芟吒止埽哂

炼钢、连铸、厚板的组织控制、成形、焊缝等全面的高端制造技术, 进行严格的质量管理。 土木建筑用产品领域 在建筑用途中,采用 UOE 和压力机弯曲法的钢管作为建筑结构件 的柱使用,特别是在钢管中填充混凝土的方法有望提高构件强度和变 形性能的 CFT 结构的运用已经普及。在土木建筑用途中,采用提高与 混凝土粘附性能的网纹热轧带卷的螺旋焊管和钢管内外面加工成突起 物的螺旋焊管被用于基础桩和桥墩。其间,螺旋焊管的制造技术是以 低成本为目的的省力化技术和焊接速度高速化而发展起来的,提高了 生产率。考虑到其他环境负荷,开发了具有低排土、低噪音、低震动 特征的旋转压入钢管桩,并开始实际应用。 今后,将采用开发的高强度热板卷的钢管桩等,通过只有联合钢 铁厂才能实现的高功能产品的开发,开发更省力的施工方法。

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