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| 無縫鋼管專欄 |
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| 國產鋼管制造技術的新突破 |
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發布者：m.clls.cc 發布時間：2014/8/28 閱讀：2719次 【字體：大 中 小】 |
各加工工序制造技術的進步 坡口加工中厚壁鋼管可以高效率切削，兩臺UOE鋼管軋機從刨邊式變為銑邊式。在高強度鋼管和厚壁鋼管制造中，C形壓力機對提高橢圓度起到重要作用。日本國內也有增強C形壓力機能力的軋機。
U、O形壓力機的方式和能力沒有變化，新日鐵君津廠進行高強度鋼管制造工程改造，進一步提高了成形精度和橢圓度。也有運用FEA優化高強度鋼管和超厚壁鋼管成形條件的報告。也有為了預測壓潰壓力，為了預測制管后的力學性能、殘余應力和形狀，運用FEA的例子。U形壓力機的滑塊式和側氣缸式比較，側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。
開發了可以高質量化、高速化進行定位焊接的焊接技術、焊接裝置及焊接材料，從間歇定位轉向連續定位，有定位線從二條集約到一條的鋼管軋機，這樣有助于高效率操作和省力化。UOE鋼管內外面用一道SAW制造，為了提高生產率實現多電極化，內面焊接3-4個電極；外面焊接4個電極是主流。
即使是相同的設備，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量。此外，還實施自動化節省了人力。為制造高強度鋼管和超厚壁鋼管，要求擴管工序有強力的擴管器，也有引進高能力擴管器的軋機。
管縫焊接材料
管縫焊接的接頭強度必須是母材強度同等以上，隨著鋼管的高強度化，要求高強度的焊接金屬。越增加合金量，焊接金屬的強度也越高，與Pcm值有良好的相關性。一般情況下，隨著高強度化，韌性降低，抗拉強度從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，可見組織形態的影響之大。X65級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。抗拉強度800MPa以下時，使用了添加B焊劑的30ppm B的焊接金屬抑制晶間鐵素體，比B＜15ppm的低B焊接金屬韌性高。但是，抗拉強度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，為了達到高強度、高韌性，添加Ni是有效的方法，如果Ni含量達到3%以上高溫裂紋敏感性提高。
自動化
鋼管直徑、壁厚、橢圓度等自動尺寸測定有了進步。鋼管坡口、焊道形狀的測定、自動標記技術、利用圖像識別的部件跟蹤技術獲得發展，可以對每根鋼管從上游工序直到出庫進行全過程數據管理。近年來，與客戶在網上電子化的數據共享，可以時時掌握制管的進展、出庫試驗結果等。
JCOE鋼管制造技術的進步
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，用三輥彎曲法和壓力彎曲法制造。20世紀90年代中期以德國、印度、俄羅斯和中國為中心建設了JCOE法的大口徑鋼管廠，是與UOE法詳細比較的時期。
JCOE鋼管的制造工序
JCOE法是德國SMS Meer公司開發的。其工序是：①軋邊；②預彎邊；③采用壓力機彎曲一端彎曲成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；④管縫焊接；⑤擴管。與UOE法比較，UO部分置換為③壓力機彎曲。最大可制造范圍是直徑60in.，長度18m，使用普通工具鋼管壁厚是40mm，使用特殊工具最大可達到65mm。40mm壁厚時，12.2m長度的壓力機負荷是65MN，18.3m長度的壓力機負荷是100MN。
JCOE鋼管的特點
JCOE法的特點是設備成本低，一條生產線的投資額是UOE的1/8，產量是1/2。特別是每種尺寸U形壓力機、O形壓力機的模具與UOE法不同，工具成本低，更換時間也短，所以，適合生產多品種量少的鋼管。作為鋼管特性，因進行最后擴管，推測殘余應力與UOE法差別不大。UOE法中，U形壓力機彎曲的部分，O形壓力機初期形成多角形時折彎部分變形大，圓周方向有變形分布。JCOE法中，如果仔細進行J成形，變形分布小。如何仔細進行J成形對生產率有直接影響，但實際操作不明確。定位焊接以后與UOE鋼管相同，擴管之后JCOE法和UOE法生產的鋼管品質差異不大。
螺旋焊管制造技術的進步
從1994年以后，日本國內就沒有新建螺旋焊管軋機，但是進行了旨在提高生產效率的焊接速度提高和縮短組裝時間的設備改造。在海外，采用面向管線鋼管的高品質、高效率化的Two-step工藝。
高速焊接技術
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整焊接條件，提高了到傾斜焊接的極限實力。一部分先用ERW焊，然后用SAW焊的工藝已工業化，實現了最高5m/min的焊接速度。
兩步法生產工藝
在海外，定位焊接和管縫焊接工序是分開的，使兼顧高品質和高效率的工藝工業化，現在用于管線鋼管的螺旋焊管軋機大多采用Two-step（兩步法）生產工藝。定位焊接是用二氧化碳氣體保護焊進行內面焊接，有報告稱密封焊的速度最大達到9m/min。與原來的One-step（一步法）工藝相比，大大提高了生產率。定位焊后鋼管在后道工序設置的多臺焊接生產線上以1-2m/min的速度進行內外面焊接。與成形同時進行焊接的一步法工藝相比，可以說不受對接部位間隙的影響，可以獲得高品質的焊縫。焊接后，在后道工序進行焊縫的無損檢測、水壓檢查后，成為成品。
應用領域
管線鋼管領域
以前高級管線鋼管的制造方法是UOE獨霸市場，但現在這種狀況正在發生很大的變化。直徑26in.以下的管道也在廣泛使用電焊鋼管。在X80級以下、壁厚20mm以下的領域，使用熱軋鋼板為原料軋制鋼管的項目也在增加。
UOE法的制造尺寸中，新設了JCOE法軋機，比較性投資額低，估計將有發展前景。但是，為了穩定地生產高品質的管線鋼管，應具有煉鋼、連鑄、厚板的組織控制、成形、焊縫等全面的高端制造技術，進行嚴格的質量管理。
土木建筑用產品領域
在建筑用途中，采用UOE和壓力機彎曲法的鋼管作為建筑結構件的柱使用，特別是在鋼管中填充混凝土的方法有望提高構件強度和變形性能的CFT結構的運用已經普及。在土木建筑用途中，采用提高與混凝土粘附性能的網紋熱軋帶卷的螺旋焊管和鋼管內外面加工成突起物的螺旋焊管被用于基礎樁和橋墩。其間，螺旋焊管的制造技術是以低成本為目的的省力化技術和焊接速度高速化而發展起來的，提高了生產率。考慮到其他環境負荷，開發了具有低排土、低噪音、低震動特征的旋轉壓入鋼管樁，并開始實際應用。
今后，將采用開發的高強度熱板卷的鋼管樁等，通過只有聯合鋼鐵廠才能實現的高功能產品的開發，開發更省力的施工方法。
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