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中国不锈钢管生产工艺及其发展方向-05-20 14:08:30一、工艺设备介绍不锈钢管生产技术工艺依据钢种、用途和规格不一样，有多个生产工艺，它们产品特征、生产能力和工艺步骤图1所表示。外径 31800mm 壁厚0.220mm 长度20m 产量0.5万吨/年（一条机组）图1 多种钢管生产工艺及其特点1、挤压管生产工艺和设备因为挤压机吨位提升和感应加热炉由低额改成中额，和设备结构、工具材质及工艺改善，用挤压方法能够生产通常轧制法难以生产多种异型钢管和难变形高温合金钢管等。挤压管生产工艺步骤图4所表示。穿孔机通常为液压传动立式挤压机，属于反挤压过程，能力为5001200T，穿孔机能力较小，为相配挤压机能力0.20.4倍，穿孔机速度400mm/s。挤压机通常为液压传动卧式挤压机。为了提升生产效率，采取双挤压筒及4个工位旋转模架，以缩短生产周期，使小时挤压次数可达成140次。润滑剂使用玻璃润滑剂或矿物结晶盐，其摩擦系数0.052，成品管用喷丸或碱酸洗清除氧化铁皮。图2 挤压管生产工艺步骤图2、顶管生产工艺和设备顶管工艺适合于薄壁管生产，生产规模灵活，技术复杂性较低，产品质量好。其生产工艺步骤见图5所表示。顶管生产是用一根芯棒将穿孔（并延伸）后空心坯一端缩口，同时将下一工序用芯棒插入，随即在辊式模顶管机上顶出，使其减壁和减径。现代顶管机采取新式松棒，脱棒机，并配有一座单独传动2428个机架张力减径机。现代顶管机已成为生产小直径无缝管有效设备。图3 顶管生产工艺步骤3、三辊轧管工艺和设备三辊轧管工艺是把穿孔后荒管在三个呈120配置轧辊和一根长芯棒之间进行旋转前进碾轧，所以能够生产尺寸精度高、灵活性高等特点。适合小批量多品种钢管生产。关键用于生产厚壁钢管。产品外径和壁厚比可在418范围。生产工艺过程包含管坯准备、加热、定心、穿孔轧管、再加热、定减径、回转定径、冷却和矫直、切头和探伤等工序。生产工艺步骤见图6所表示。三辊轧管机在生产D/S=154.5钢管式采取全浮动式芯棒，在生产D/S=4.53.5壁厚管时采取回退式芯棒。三辊轧管机通常全部配置514架定径机（或减径机、张力减径机）和二辊式回转定径机。图4 三辊轧管工艺步骤4、焊管生产工艺和设备不锈钢焊管生产设备简单，轻易变换产品规格和品种，比同规格无缝管成本下降25%，两种钢管特点比较见表1所表示。不锈钢焊管适适用于含有通常压力和腐蚀性介质及低温配管，通常外径为1/48in焊管成型工艺用连续性成型机，大于8in管采取压力成型或三辊弯板成型机。焊接工艺通常采取融化极氩气保护焊MIG或埋弧焊，焊接速度小于1m/min。为了提升焊接速度，稳定焊缝质量，新焊接工艺有等离子电弧焊和激光焊，其焊接速度依据壁厚不一样，能够达成5m/min。项目无缝不锈钢焊接钢管钢管制造可生产用焊接方法难以生产地厚壁管钢管规格范围宽，制造价格低，适于薄壁管生产偏差壁厚偏差大壁厚偏差小，内外表面平滑加工性进行弯曲加工通常没有问题因为有焊缝，弯曲加工中有时需注意抗腐蚀性适于在强腐蚀环境下适应如加工处理不妥，在腐蚀环境中，焊缝可能先被腐蚀价格设备复杂，工序多，设备费和生产费用高，所以价格比焊管高设备简单，价格低，尤其对薄壁管，在大批量生产地情况下更为有利用途举例锅炉管，加热管、冷却管，热交换器管、冷凝器管、蒸馏管、再沸器官、盘管加热器、高温高压配管、废热吸热器、测量仪表配管、温度计保护管水煤气配管、结构管、造纸设备配管、热交换气管、废水管、化学纤维管、合成纤维配管、啤酒、黄油、牛奶业用装置管、建筑、家俱、制药设备用管等表5 焊接钢管和无缝钢管比较不管采取哪种焊接方法，在焊接后全部要依据相关标准进行多种处理和检验。通常经过切断后送去矫直，管端加工，除油，热处理，酸洗白化，空压或水压试验，涡流探伤，超声波探伤及多种检验（包含外观、金相组织、机械性能、耐蚀性）。对于装饰用管，表面要进行研磨处理。通常大批量生产去除缺点方法是采取连续式砂带或平头修磨机。在精磨工序使用PVA石墨或刷磨。为了提升焊管表面光洁度、尺寸精度（通常外径偏差0.5%，壁厚偏差10%），机械和耐蚀性能和生产薄壁细小规格及异型管，不锈钢焊管需要进行冷拔加工。5、钢管冷加工（冷拔或冷轧）不锈钢无缝管和焊管全部可经过冷加工冷拔和冷轧，达成更高冷加工制品要求。进行冷加工制品有下述特点：改善表面，因为提升了表面光洁度，从而改善耐蚀性。深入提升尺寸精度，用芯棒冷拔或冷轧后不仅提升外径精度，还能够改善壁厚精度。能够生产更小直径和更薄管壁钢管。冷变形更配合热处理，可改善力学性能。特殊尺寸，特殊断面（圆形除外）均可生产。（1）冷拔冷拔钢管管径加热或常温将段部缩颈，表面经过酸洗去除氧化皮，涂上润滑剂进行冷拔。冷拔有三种方法，采取成品内径尺寸顶头冷拔叫顶头冷拔。采取和管长相同芯棒冷拔叫芯棒冷拔或无芯棒自由冷拔。采取芯棒冷拔内壁光滑，可完成较大变形比，使用尺寸长不锈钢管冷拔。拉拔能够为链式、水压或油压机。链式拉拔一次可拔两支或多支钢管，为了降低冷拔管和模具间磨损，润滑剂品质对提升效率很关键。通常要经酸洗去除表面铁皮，再涂上润滑剂。（2）冷轧冷轧是经过两个轧辊含有沿圆周逐步变小轧辊孔型，内穿有斜度芯棒往复轧制冷加工法，称为冷皮尔格法。也可采取3辊式冷轧机。这种方法和冷皮尔格法轧管机原理一样，是变形过程为压力状态，冷拔困难高合金不锈钢可用这种方法，因为全圆周加工尺寸精度高，每一次加工量大，对品质改善显著，但效率较低，轧辊制作和调整困难。二、对比国际 中国工艺改善方向1、开拓不锈钢热轧无缝管产品在美国不锈钢无缝管产品组成中，热轧管占67%，而冷拔（轧）管仅占33%。而中国现在不锈钢无缝管市场中，不锈钢热轧管产品尚属空白，而冷拔（轧）不锈钢管占有100%市场，假如根据美国市场冷热百分比，中国用于“以冷代热”不锈钢无缝管高达67%！造成这种现象原因在于，中国不锈钢无缝管生产采取是“斜轧穿孔+冷拔冷轧”工艺，这条工艺路线不能生产热轧成品管，而中国已经采取了50年。所以，在需要使用热挤压管场所，就以冷拔（轧）管来替换，造成“以冷代热”不合理现象出现，增加了不锈钢管生产和使用成本。自20世纪50年代以来，世界各国纷纷采取热挤压工艺来替换其它生产不锈钢无缝管方法，因为从提升材料变形能力，产品综合质量和经济性角度考虑，采取热挤压工艺来生产不锈钢和高镍合金无缝钢管是最为有利选择。现在，国外除了部分生产大直径不锈钢管采取“立式水压机穿孔+皮尔格轧管机轧制”工艺之外，基础上全部是采取热挤压工艺来生产不锈钢等高合金无缝管。而且，采取全连铸坯、模铸坯、离心浇铸坯或电渣重熔坯，经过热挤压工艺，不仅能够直接生产不锈钢热挤压成品管，同时还能够为冷加工提供高品质“近终型毛管”，尤其是提供不锈钢和高镍合金长管“近终型毛管”，以降低冷加工道次，降低消耗，提升质量，降低成本。参考国际，中国有必需开拓不锈钢热轧无缝管产品，引进热轧挤压生产工艺，不过，中国传统“斜轧穿孔+冷拔冷轧”工艺由来已久，生产成本已经大大降低，使用上也已经成为习惯，所以，热轧挤压工艺若要在中国成为主流，还需形成以下多个条件。（1）对不锈钢无缝管市场上90%以上市场份额304、316、321等300系不锈钢，采取全连铸供坯工艺，使热挤压不锈钢管生产成本大幅度地降低，从而能够和中国冷轧冷拔不锈钢管和和国外同类热挤压不锈钢管相竞争。（2）采取合适玻璃润滑剂，使生产出热挤压不锈钢成品钢管表面质量和尺寸精度达成热轧管标准，真正做到为用户所接收。2、提升精品不锈钢焊管比重依据我们对美国不锈钢管市场了解，美国钢管市场中不锈钢焊管比重很大，其中自产比重大于进口比重，而高品质焊管更关键是国产管。相比而言，中国不锈钢管市场情况则大不相同，即使不锈钢焊管自产比重很高，不过出口了大量低级焊管产品，而进口了不少高级产品，造成进出口外汇入不敷出。所以，就中国不锈钢管产品而言，提升焊管比关键应该是发展焊管精品，提升高级次不锈钢管焊管比。综上而论，中国不锈钢管市场相比美国等成熟市场而言，工艺上还有很大不足，改善传统工艺也非能一步到位，不过以后方向还是要逐步开拓不锈钢无缝管热轧产品，和提升不锈钢精品焊管比重。