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西方先进技术源源不断传人中国,比较先进的直缝焊管技术在80年代至90年代陆续登陆中国,石油石化行业率先推界到管道应用。原中国石油天然气总公司于1991年3月11日以(91)中油物字第173号文下发了《关于推广使用无缝化钢管替代无缝钢管的通知》的红头文件,用行政方式来加以推广。冶金行业则起步较晚,认识较迟。这是因为国产无缝钢管当时占国内市场份额达92%,对中国建设事业贡献巨大,特别是学术界,对无缝管有深厚的感情,在技术上却对焊管有一定的疑虑,不理解焊管“无缝化”,甚至有的行业不同意论文中出现“无缝化”提法;另外一个不可无视的现实是:承认焊管可能替代一部份无缝管会涉及到一些冶金企业的产品存亡,更何况焊管在中国的起步阶段技术水平不太高,初印象欠佳。
随着市场经济在中国的日益深化,钢管市场的竞争除了品质外,价格是一个拼搏的焦点,质优价廉的焊管在西方发达的发展令人瞩目,中国钢管业的发展思路受到变革性的冲击,钢管业向何处去,顺理成章摆在企业界面前。无缝管业内对焊管的认知,不尽相同。无缝钢管东南沿海及长江中下游的无缝管企业较早接受,在研讨发展方向时决定避开焊管的优势,不上大口径无缝管生产线,生产发挥无缝管厚壁优势的产品;研究发展焊管产品、热带生产线的可行性。在无缝管企业内部,营销部门比技术部门对焊管产品的认知要早;在技术部门内,一般技术人员与资深技术专家的感受也不尽相同。在行业外,石油系统比冶金系统认知焊管要早。无缝钢管技术本身在发展,但有的快、有的慢。板、带、棒、线材发展连铸连轧技术快,而无缝管材就慢,因而成本居高不下。国外焊管品种随着焊接技术的进步快速发展,从水煤气管发展到套管、锅炉管。我国在1987-1992年间,大庆、胜利和塔里木油田仅从日本新日铁就购买了规格为¢139.7 – 339.7 mm,的油井用焊管12.6万吨。随后我国在大庆和辽河油田用日本提供的焊接套管建设过试验油井。这些事实证明,只要有先进的生产工艺和质量控制手段,焊接钢管在一定领域内可以完全替代无缝钢管。
无缝化钢管依据成型方式不同分为无缝钢管、焊接钢管和热扩管等几类。无缝钢管执行标准为《低中压输送流体用无缝钢管》(GB/T8163-1999),是指利用柱状钢坯加热,模具穿孔方式生产的热轧钢管和利用冷拔机组将原管拉伸方式生产的冷拔钢管。该类钢管特点为管径大、直度好、壁厚大、产量低、耗能大、成本高、长度10米左右且非定尺,另外一个重要特征是所有钢管均有偏壁现象,即壁厚不均匀,偏差较大。
焊接钢管目前根据焊缝形式不同分为直缝焊接钢管、螺旋焊接钢管两种,直缝焊接钢管就焊接工艺不同又分为直缝电阻焊钢管(ERW)和直缝埋弧焊钢管(LSAW),执行标准为《低压流体输送用焊接钢管》(GB/T3091-2001),焊接钢管均是利用轧辊等模具将带钢延圆形渐开线逐步卷为圆形,再通过埋弧、电阻等不同焊接方式焊接成型生产的钢管。该成型方式的特点是产品产量高、成本低、耗能小、长度可以达16米且可以定尺、直径及壁厚可良好控制,缺点主要是目前国内钢管生产设备技术落后,导致焊缝部分强度不足,壁厚一般国内无法做厚。无缝钢管目前公司可以承接美国ASTM A53、德国DIN、日本JIS、美国石油学会API Spec 5L等各种标准的焊接钢管,热扩钢管是指钢管中频加热后利用模具扩径生产的钢管,该成形方式母材既可用无缝钢管,也可用焊接钢管(需要除去内焊缝),特点为母材灵活、产量高、耗能大、成本低。目前还没有热扩钢管相关标准,一般执行GB/T8163-1999标准。本公司拥有2套热扩生产线,一条为219-325mm生产线,一条为325-630生产线。焊管在几何外形上几乎看不到焊缝。我国和美国标准中内毛刺的残留高度大致上规定了两档精度: 档(O.127 mm;第二档0.254 mm)。
焊管的物理无缝化几何无缝化处理后的焊管虽然外表上已几乎看不到焊缝,但焊缝内部的金相组织与母材仍有较大区别,焊缝区的机械性能较低。为此,需要经过热处理细化焊缝区的晶粒、去除焊接应力,实现与母体金相组织、机械性能的一致化,这个过程我们称之为焊管的物理无缝化。碳钢管通常采用退火处理,而不锈钢则采用固溶处理。几何无缝化—内外毛刺技术通常一个完整的内毛刺系统由刀具、支持系统和调控系统三个部份组成,其技术关键在于刀具的形状和寿命。内毛刺的余高一般控制在0.2 mm以内,甚至0.1 mm以内。外毛刺技术较为简单,于管体外装外毛刺刮刀即可物理无缝化—焊缝退火处理在高频焊接过程中,由于趋肤效应、临近效应和热传导的综合作用,造成了管坯边缘附近的温度分布梯度,形成了熔化区、部分。
无缝化钢管 无缝化钢管知识解释熔化区、过热组织区、正火区、不完全正火区、回火区等特征区域。其中过热区组织由于焊接的温度在1100℃以上,奥氏体晶粒急剧长大,冷却后晶粒粗大,在一定的化学成分和冷速条件下还会形成硬而脆的晶相。此外,由于温度梯度的存在也会产生焊接应力。其综合结果,焊缝区的综合机械性能比母材低。焊管物理无缝化就是通过焊缝热处理,达到应力、均化和细化组织、提高焊接热影响区综合机械性能的目的,而其根本目的是应力。
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