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钢管生产工艺知识
2013-08-31 16:03 来源:BXGDH.CN 字号:T|T
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信息来自:不锈钢调货网

一 、钢管 的 分 类

1、按生产方法分类:

(1)无缝钢管--热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管、顶管、镀锌焊接钢管
(2)焊管--(a)按工艺分--电弧焊管、电阻焊管(高频、低频)、气焊管、炉焊管;(b)按焊缝分--直缝焊管、螺旋焊管

2、按断面形状分类:
(1)简单断面钢管--圆形钢管、方形钢管、椭圆形钢管、三角形钢管、六角形钢管、菱形钢管、八角形钢管、半圆形钢圆、其他
2)复杂断面钢管--不等边六角形钢管、五瓣梅花形钢管、双凸形钢管、双凹形钢管、瓜子形钢管、圆锥形钢管、波纹形钢管、表壳钢管、其他

3、按壁厚分类薄壁钢管、厚壁钢管

4、按用途分类管道用钢管、热工设备用钢管、机械工业用钢管、石油、地质钻探用钢管、容器钢管、化学工业用钢管、特殊用途钢管、其他

二、焊 接 钢 管 介绍

  焊接钢管也称焊管,是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。焊接钢管生产工艺简单,生产效率高,品种规格多,设备资少,但一般强度低于无缝钢管。20世纪30年代以来,随着优质带钢连轧生产的迅速发展以及焊接和检验技术的进步,焊缝质量不断提高,焊接钢管的品种规格日益增多,并在越来越多的领域代替了无缝钢管。焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。直缝焊管生产工艺简单,生产效率高,成本低,发展较快。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高,能用较窄的坯料生产管径较大的焊管,还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比,焊缝长度增加30~100%,而且生产速度较低。因此,较小口径的焊管大都采用直缝焊,大口径焊管则大多采用螺旋焊。

  1.低压流体输送用焊接钢管(GB/T3092-1993)也称一般焊管,俗称黑管。是用于输送水、煤气、空气、油和取暖蒸汽等一般较低压力流体和其他用途的焊接钢管。钢管接壁厚分为普通钢管和加厚钢管;接管端形式分为不带螺纹钢管(光管)和带螺纹钢管。钢管的规格用公称口径(mm)表示,公称口径是内径的近似值。习惯上常用英寸表示,如11/2 等。低压流体输送用焊接钢管除直接用于输送流体外,还大量用作低压流体输送用镀锌焊接钢管的原管。
  2.低压流体输送用镀锌焊接钢管(GB/T3091-1993)也称镀锌电焊钢管,俗称白管。是用于输送水、煤气、空气油及取暖蒸汽、暖水等一般较低压力流体或其他用途的热浸镀锌焊接(炉焊或电焊)钢管。钢管接壁厚分为普通镀锌钢管和加厚镀锌钢管;接管端形式分为不带螺纹镀锌钢管和带螺纹镀锌钢管。钢管的规格用公称口径(mm)表示,公称口径是内径的近似值。习惯上常用英寸表示,如11/2 等。
  3.普通碳素钢电线套管(GB3640-88)是工业与民用建筑、安装机器设备等电气安装工程中用于保护电线的钢管。
  4.直缝电焊钢管(YB242-63)是焊缝与钢管纵向平行的钢管。通常分为公制电焊钢管、电焊薄壁管、变压器冷却油管等等。
  5.承压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管(SY5036-83)是以热轧钢带卷作管坯,经常温螺旋成型,用双面埋弧焊法焊接,用于承压流体输送的螺旋缝钢管。钢管承压能力强,焊接性能好,经过各种严格的科学检验和测试,使用安全可靠。钢管口径大,输送效率高,并可节约铺设管线的投资。主要用于输送石油、天然气的管线。
  6.承压流体输送用螺旋缝高频焊钢管(SY5038-83)是以热轧钢带卷作管坯,经常温螺旋成型,采用高频搭接焊法焊接的,用于承压流体输送的螺旋缝高频焊钢管。钢管承压能力强,塑性好,便于焊接和加工成型;经过各种严格和科学检验和测试,使用安全可靠,钢管口径大,输送效率高,并可节省铺设管线的投资。主要用于铺设输送石油、天然气等的管线。
  7.一般低压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管(SY5037-83)是以热轧钢带卷作管坯,经常温螺旋成型,采用双面自动埋弧焊或单面焊法制成的用于水、煤气、空气和蒸汽等一般低压流体输送用埋弧焊钢管。
  8.一般低压流体输送用螺旋缝高频焊钢管(SY5039-83)是以热轧钢带卷作管坯,经常温螺旋成型,采用高频搭接焊法焊接用于一般低压流体输送用螺旋缝高频焊钢管。
  9.桩用螺旋焊缝钢管(SY5040-83)是以热轧钢带卷作管坯,经常温螺旋成型,采用双面埋弧焊接或高频焊接制成的,用于土木建筑结构、码头、桥梁等基础桩用钢管。



三、无 缝 钢 管 介 绍

 无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。用钢管制造环形零件,可提高材料利用率,简化制造工序,节约材料和加工工时,如滚动轴承套圈、千斤顶套等,目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料,枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下,圆面积最大,用圆形管可以输送更多的流体。此外,圆环截面在承受内部或外部径向压力时,受力较均匀,因此,绝大多数钢管是圆管。但是,圆管也有一定的局限性,如在受平面弯曲的条件下,圆管就不如方、矩形管抗弯强度大,一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。根据不同用途还需有其他截面形状的异型钢管。

1.结构用无缝钢管(GB/T8162-1999)是用于一般结构和机械结构的无缝钢管。
  2.流体输送用无缝钢管(GB/T8163-1999)是用于输送水、油、气等流体的一般无缝钢管。
  3.低中压锅炉用无缝钢管(GB3087-1999)是用于制造各种结构低中压锅炉过热蒸汽管、沸水管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管用的优质碳素结构钢热轧和冷拔(轧)无缝钢管。
  4.高压锅炉用无缝钢管(GB5310-1995)是用于制造高压及其以上压力的水管锅炉受热面用的优质碳素钢、合金钢和不锈耐热钢无缝钢管。
  5.化肥设备用高压无缝钢管(GB6479-2000)是适用于工作温度为-40~400℃、工作压力为10~30Ma的化工设备和管道的优质碳素结构钢和合金钢无缝钢管。
  6.石油裂化用无缝钢管(GB9948-88)是适用于石油精炼厂的炉管、热交换器和管道无缝钢管。
  7.地质钻探用钢管(YB235-70)是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管,按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。
  8.金刚石岩芯钻探用无缝钢管(GB3423-82)是用于金刚石岩芯钻探的钻杆、岩心杆、套管的无缝钢管。
  9.石油钻探管(YB528-65)是用于石油钻探两端内加厚或外加厚的无缝钢管。钢管分车丝和不车丝两种,车丝管用接头联结,不车丝管用对焊的方法与工具接头联结。
  10.船舶用碳钢无缝钢管(GB5213-85)是制造船舶I级耐压管系、Ⅱ级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管。碳素钢无缝钢管管壁工作温度不超过450℃,合金钢无缝钢管管壁工作温度超过450℃。
  11.汽车半轴套管用无缝钢管(GB3088-82)是制造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。
  12.柴油机用高压油管(GB3093-2002)是制造柴油机喷射系统高压管用的冷拔无缝钢管。
  13.液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管(GB8713-88)是制造液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧精密无缝钢管。
  14.冷拔或冷轧精密无缝钢管(GB3639-2000)是用于机械结构、液压设备的尺寸精度高和表面光洁度好的冷拔或冷轧精密无缝钢管。
选用精密无缝钢管制造机械结构或液压设备等,可以大大节约机械加工工时,提高材料利用率,同时有利于提高产品质量。
  15.结构用不锈钢无缝钢管(GB/T14975-2002)是广泛用于化工、石油、轻纺、医疗、食品、机械等工业的耐腐蚀管道和结构件及零件的不锈钢制成的热轧(挤、扩)和冷拔(轧)无缝钢管。
  16.流体输送用不锈钢无缝钢管(GB/T14976-2002)是用于输送流体的不锈钢制成的热轧(挤、扩)和冷拔(轧)无缝钢管。
  17.异型无缝钢管是除了圆管以外的其他截面形状的无缝钢管的总称。按钢管截面形状尺寸的不同又可分为等壁厚异型无缝钢管(代号为D)、不等壁厚异型无缝钢管(代号为BD)、变直径异型无缝钢管(代号为BJ)。异型无缝钢管广泛用于各种结构件、工具和机械零部件。和圆管相比,异型管一般都有较大的惯性矩和截面模数,有较大的抗弯抗扭能力,可以大大减轻结构重量,节约钢材。

四、钢塑复合管、大口径涂敷钢管
  钢塑复合管以热浸镀锌钢管作基体,经粉末熔融喷涂技术在内壁(需要时外壁亦可)涂敷塑料而成,性能优异。与镀锌管相比,具有抗腐蚀、不生锈、不积垢、光滑流畅、清洁无毒,使用寿命长等优点。据测试,钢塑复合管的使用寿命为镀锌管的三倍以上。与塑料管相比,具有机械强度高,耐压、耐热性好等优点。由于基体是钢管,所以不存在脆化、老化问题。可广泛应用于自来水、煤气、化工产品等流体输送及取暖工程,是镀锌管的升级换代产品。由于其安装使用方法与传统的镀锌管基本相同,管件形式也完全相同,而且能代替铝塑复合管在大口径自来水输送上发挥作用,深受用户欢迎,已成为管道市场最具竞争力的新产品之一。
涂敷钢管是在大口径螺旋焊管和高频焊管基础上涂敷塑料而成,最大管口直径达1200mm,可根据不同的需要涂敷聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、环氧树脂(EPOZY)等各种不同性能的塑料涂层,附着力好,抗腐蚀性强,可耐强酸、强碱及其它化学腐蚀,无毒、不锈蚀、耐磨、耐冲击、耐渗透性强,管道表面光滑,不粘附任何物质,能降低输送时的阻力,提高流量及输送效率,减少输送压力损失。涂层中无溶剂,无可渗出物质,因而不会污染所输送的介质,从而保证流体的纯洁度和卫生性,在-40℃到 80℃范围可冷热循环交替使用,不老化、不龟裂,因而可以在寒冷地带等苛刻的环境下使用。
  大口径涂敷钢管广泛应用于自来水、天然气、石油、化工、医药、通讯、电力、海洋等工程领域。



五、螺旋焊管生产工艺流程图

1)原材料即带钢卷,焊丝,焊剂。在投入前都要经过严格的理化检验。把合格的钢带吊装在开卷机上,对钢带进行开卷、矫平。

2钢带经矫平后运行到对焊工艺,带钢头尾对接,采用单丝或双丝埋弧焊接,在卷成钢管后采用自动埋弧焊补焊。
3钢带对焊完毕后,采用电接点压力表控制输送机两边压下油缸的压力,确保了带钢的平稳输送成型前,带钢经过矫平、剪边(圆盘剪工序,剪切对钢带剪切毛边)、铣边(钢带剪边后运行到铣边工序,对钢带板边进行进一步处理,去掉毛刺、超过8mm以上钢板铣去坡口等),表面清理、输送和予弯边处理(钢带铣边处理后,为(不知)在成型过程中焊缝形成“噘嘴”现象对钢带边缘进行预弯处理)

4)钢带进行成型器,采用外控或内控辊式成型,进行调型。

5)钢管成型后,对钢带实施内焊缝焊接。钢管内焊完毕后,焊缝旋转半周到过钢管上方时,外焊工对焊缝实施外焊缝焊接。利用焊缝间隙控制装置来保证焊缝间隙满足焊接要求,管径错边量和焊缝间隙都得到严格的控制。内焊和外焊均采用单丝或双丝埋弧焊接,从而得稳定的焊接。

6)焊完的焊缝均经过在线连续超声波自动伤仪检查,保证100%的螺旋焊缝的无损检测覆盖率。若有缺陷,自动报警并喷涂标记,生产工人依此随时调整工艺参数,及时消除缺陷。
7)钢管外焊完毕后继续向前运转,当钢管顶端到达客户要求的定尺长度时,通过光电感应器传送到等离子切割机,对钢管定尺切割。

8)切成单根钢管后,每批钢管头三根要进行严格的首检制度,检查焊缝的力学性能,化学成份,溶合状况,钢管表面质量以及经过无损探伤检验,确保制管工艺合格后,才能正式投入生产。
9)焊缝上有连续声波探伤标记的部位,经过手动超声波和X射线复查,如确有缺陷,经过修补后,再次经过无损检验,直到确认缺陷已经消除。
10)带钢对焊焊缝及与螺旋焊缝相交的丁型接头的所在管,全部经过X射线电视或拍片检查。
11)每根钢管经过静水压试验,压力采用径向密封。试验压力和时间都由钢管水压微机检测装置严格控制。试验参数自动打印记录。
12)管端机械加工,使端面垂直度,坡口角和钝边得到准确控制。 

13)根据标准和客户要求在钢管一端内、外壁喷涂标识。



六、加工和检测设备

根据产品生产工艺流程需要应具备的主要生产设备和检验设备如下:

    ()生产设备

   生产线生产设备包括前摆式制管主机以及辅机。具体如下:

    前摆式制管主机包括:

    1)双锥头开卷机:用于将原料带钢卷打开并将带钢平稳地引入矫平机。

    2)夹送矫平机:用于将带钢矫平,便于进入成型机。

    3)电动立辊:以电力驱动,用来保证带钢不跑偏。

    4)割焊机:用于将两卷带钢的头和尾切割平整并焊接起来,完成连续性生产。

    5)液动力辊:通过液压驱动,作用与电动立辊相同,即保证带钢运行方向不变,不能跑偏。

    6)递送机:起夹持带钢向前推进的作用。

    7)圆盘剪:用于将带钢边部超宽的部分剪掉。

    8)铣边机:用于将带钢边缘铣出焊接所需的坡口。

    9)予弯机:由于本套生产线的成型方式采用内承式定径,带钢若不经过予弯机予弯成型,在成型时管体达不到所需的曲率尺寸,因此必须经过予弯机。

    10) 输入导板:在递送机与成型机之间防止带钢上拱或下凹。

    11)前桥:由于本套生产线采用前摆式, 因此从开卷机到成型机之前的所有设备都必须安装在前桥上,才能通过前桥的摆动来实现所需的成型角。

    12)旋转立辊:用于确定带钢位置, 防止带钢进入成型机前跑偏。

    13)成型机:带钢进入成型机, 经三组独立手动调节的成型辊弯曲成所需管径的管筒,然后经内外焊接装置焊接成焊管。

14)切管机:利用等离子切割枪, 由不断输出的焊管带动实现跟踪切割,完成钢管定尺切割任务。

15)后桥:主要由钢管支撑辊, 后桥主体和升降台架组成,通过液压驱动,一方面配合前桥摆动,达到所需的成型角,另一方面负责钢管从成型机出来后的运输工作。

    辅机:

    平头倒棱机:安装在制管主机生产线以外,用于将焊管两端头平齐及倒坡口。

螺旋焊缝埋弧焊管机组主要生产设备及性能

序号

设备名称

技术性能

备注

1

拆卷机

A.可拆带钢宽度650mm--1400 mm

B.可拆带钢厚度5—14.3 mm

C.可拆带卷最大重量20T

D.拆卷速度15 m/min

E.刮刀变摆角角度116º

F.钢卷内外径φ630—φ1500

2

矫平机

A.带钢宽度650 mm--1400 mm

B.带钢厚度5—14.3 mm

C.带钢强度极度限576Mpa

3

对头林肯焊机

A.型号AC—1000

B.焊速0.7—1.2m/min;焊接电流:200A—1000A;电压:20—42V

采用埋弧自动焊

4

圆盘剪

A.剪切带钢宽度65 0 mm--1400 mm

B.剪切带钢厚度5—14.3 mm

C.剪刃直径φ550剪刃厚度50 mm

剪刃材质:6GW2Si

5

成型机

A.卷管直径φ273—φ1420

B.带钢厚度5—14.3 mm

C.内外辊成型角39º--72º

D.成型方式:内承盘式成型

E.使用最大钢级X70

内承盘式成型方式是由西安重型机械研究所引进吸收德国成型技术

6

林肯焊机

A.焊速0.5—2.0m/min

B.电压20—60V

C.电流200—1500A

使用埋弧自动焊接、焊接质量稳定、可靠性高

7

等离子自动切管机

A.切管直径φ273—φ1420 mm

B.切管定尺长度8m—12m

C.切管厚度5—14.3 mm

8

管端平头倒棱机

A.平头钢管长度8--12 m

B.平头倒棱管径φ273--φ1420 mm

C.倒棱钢管壁厚5—14.3 mm

D.花盘直径φ1440 mm

E.花盘转速26—64r/min

F.机头进给方式:快进机械传动

                 慢进液压进给 

9

静水压试验机

A.总压力700T

B.试验钢管长度8 m—12.5 m

C.试验钢管直径φ273—φ1420 mm

D.试验最大压力20.7Mpa

E.稳压时间0—20

F.能够按API SPEC 5L标准检验钢管

牌号

Steel

grades

化学成分(熔化分析)%

Chemical Compositionheat analysis%

力学性能

Mechanical Properties

V型冲击

C%

Si%

Mn%

P%

S%

V  Nb

Ti

бsMPa

бbMPa

δ%

X42 S290

0.18-0.22

0.15-0.30

0.70-1.20

0.025

0.010

可   添   加

290-495

415

27

27

X46 S320

0.18-0.22

0.15-030

0.70-1.30

0.025

0.010

320-520

435

26

27

X52 S360

0.18-0.22

0.15-0.30

0.70-1.30

0.025

0.010

360-530

455

24

31

X56 S390

0.16-0.20

0.15-0.30

0.70-1.40

0.025

0.010

390-545

490

23

31

X60S415

0.16-0.20

0.15-0.30

0.70-1.40

0.025

0.010

415-565

520

22

31

GB/T 14164-2005

GB/T 14164-1993

ISO 3183-11996

GB/T 9711.1-1996

API Spec 5L

42

S175Ⅰ

L175,Ⅰ

L175,Ⅰ

A25C1Ⅰ

S175Ⅱ

L175,Ⅱ

L175,Ⅱ

A25C1Ⅱ

S210

S205

L210

L210

A

S245

S240

L245

L245

B

S290

S290

L290

L290

X42

S320

S315

L320

L320

X46

S360

S360

L360

L360

X52

S390

S385

L390

L390

X56

S415

S415

L415

L415

X60

S450

S450

L450

L450

X65

S485

S480

L485

L485

X70

S555

L555

L555

X80

注:需方在按钢管标准来选用本标准牌号时,不宜直接按本表选用对应规定总延伸强度的钢带牌号,应充分考虑制管过程中包辛格效应对规定总延伸强度的影响,由供需双方协商选用合适的钢带牌号,以保证焊管成品性能符合相应标准要求。



8螺旋钢管主要质量指标

项目

输送钢管

GB/T9711—1997

SY/T5037--2000

SY/T5038—92

管端外径偏差

D<508±0.75%D

D≥508±1.00%D

D<508±0.75%D

D≥508±0.50%D

±1.25%D

壁厚偏差

D<508 15.0%t

-12.5%t

D≥508 17.5%t

-10.05t

D<508±12.5%t

D≥508±10.0%t

±12.5%t

焊缝余高

3.18mm

0.5-3.0mm

内≤2.0mm

外≤2.5mm

直度

0.2%L

0.2%L

0.25%L

管端状态

坡口角30º--35º

钝边1.59±0.79mm

切斜≤1.59mm

坡口角30º—35º

钝边1.6±0.8mm

D<813切斜1.5mm

D≥813切斜3.0mm

坡口角30º—35º

钝边0--3mm

切斜≤1.5mm

无损探伤

距管端203mm以内的焊缝采用射线检验;距管端203mm以外的焊缝采用超声波检验;对头焊缝、补焊焊缝及环向焊缝采用超声波检验

对头焊缝、补焊及环向焊缝采用X射线及超声波检验;每10根钢管抽两根钢管对螺旋焊缝进行X射线或超声波检验

对头焊缝、补焊及环向焊缝采用超声波检验

水压试验

P =2[σ]t/D

P =2[σ]t/D

P =2[σ]t/D

备注

D:钢管公称外径,mm t:钢管公称壁厚,mm  [σ]:静水压试验的试验应力MPa   L:单根钢管长度,mm  P:静水压试验压力,Mpa

S290 S是输送 “输”字汉语拼音第一个字母,290表示屈服强度的屈服点数值。(带钢用)

L290 L是管线的意思,即管线专用钢材,290表示屈服强度的屈服点数值。(钢管用)

输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管工艺流程图

 

 

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