钢管的生产方法与工艺流程

钢管的生产方法与工艺流程

一、 直缝埋弧焊钢管

1、直缝埋弧焊管特点简介

直缝埋弧焊管的生产工艺灵活可生产范围内的任何规格与壁厚，生产效率较高频直缝焊钢管、螺旋焊钢管要低。直缝埋弧焊管最大优势就在于可以生产高频钢管、螺旋钢管、甚至无缝钢管都不能生产的规格型号。直缝埋弧焊管生产成本比高频钢管、螺旋钢管要高，但比起无缝钢管价格优惠空间很大。直缝埋弧焊管可以生产高频钢管以及螺旋钢管不能生产的材质，比如高频钢管通常是生产国内常用规格，并批量生产库存，通常材质为Q235B、Q345B，其他较硬钢板材质高频设备和螺旋设备目前国内还不能生产。直缝埋弧焊管在国内的重型钢结构工程和流体管道工程，基础打桩工程中得到广范应用。

2、制管工艺及主要设备

1）成型前工序及主要设备

钢板→真空吊→钢板超声波检测→铣边→预弯。

预弯机：钢板的预弯分为辊式预弯和模压式预弯两种，如下图所示。

图1 辊式预弯机和模压式预弯机结构示意图

2）JCO成型工序及设备

J成型→C成型→O成型。

钢板经输送辊道送入油压床定位后，第一次将1/3板宽经上下模具成型，称为“J成型”；第二次成型另一端1/3板宽，称为“C成型”；最后从板中央成型剩下1/3板宽，得到一圆管筒形状，称为“O成型”。

图2 JCO成型工艺示意图

a）“O”冲压成型 b）“C”冲压成型 c）“J”冲压成型

3）成型后工序

预焊（CO2保护焊）→焊引（熄）弧板→内焊→外焊→去引（熄）弧板→吸渣→整圆→X射线检测→超声波检测→前水冲洗→全管体机械扩径→后水冲洗→矫直→水压试验→超声波检测→管端焊缝修磨→机械修端→X射线检测→管端X射线检测→管端超声波检测→管端磁粉检测→称重与测量→成品检验→外防腐→内防腐→喷标→包装入库。

预焊设备：预焊设备包括送进与合缝装置、焊接操作机、焊接系统和电控系统。成型后的钢管通过送进装置送到合缝装置和焊接系统进行焊接。预焊装置如图3所示。

图3 钢管预焊系统

钢管内面焊接设备：钢管吊入焊机定位后，利用一前端装设导轮的直杆，将其至于焊道处导引焊接保持一直线，直杆前端装设焊条押送机，押送焊丝及焊机到输送箱，使焊剂靠自重下落，直杆再由台车载送按焊接速度缓缓后退。

钢管外面焊接设备：钢管吊入焊机定位后，利用一台车载送焊丝押送机及焊机输送盘，并使焊药靠自重下落，对焊接处起保护作用，台车按焊接速度缓缓移动。图4为埋弧焊简图。

图4 埋弧焊示意图

整圆、扩径、矫直机：整圆由来自上下辊动力传动的压延力，强迫压缩钢管通过整圆机，并使钢管在屈服点下永久变形。

扩径机属于直缝金属焊管整形设备，它是用锥体扩胀头，在钢管内扩胀，达到消除钢管的成型压力和焊接应力，并保证直缝焊钢管全长段真径大小一致,设备由小车，扩胀器，工作套筒，固定座，油缸，润滑站，台架，液压站，电控系统组成，扩胀器设置在小车，扩胀器由工作套筒连接在油缸上，扩胀器是由扩胀头，扩胀块，导向盘，拉杆等组成。通过分段式机械挤胀工艺保证直缝金属焊管外形定径，消除应力的大型设备。矫直机通过压力或矫直辊对棒材等进行挤压使其改变直线度。

超声波检查设备：在水压试验前后均需对焊道进行超声波检查。

二、直缝高频电阻焊钢管

1、直缝高频电阻焊钢管（ERW）与直缝埋弧焊钢管（UOE）对比

1）原材料和生产能力的差别

ERW钢管原材料是热轧钢卷，UOE钢管原材料是冷轧钢板。因此，ERW钢管可以实现连续流水线作业，生产效率较高，生产成本低；而UOE钢管是用钢板来加工，无法实现连续流水线作业，生产效率较低，生产成本高。

2）焊接区别

ERW钢管焊接不需要加焊丝；UOE钢管则需添加焊丝。

3）产品区别

ERW钢管受钢卷厚度的限制，一般可生产的最大厚度为25mm，可生产的最大口径为660mm；而UOE钢管可生产的最大厚度为40mm，可生产最大口径只受钢板宽度的限制，目前可生产最大口径为1422mm。

4）应用区别

ERW钢管主要应用于天然气、成品油、原油、矿浆等陆地长输管线。UOE钢管主要应用于高压的海底长输管线、高寒地区等。

2、制管工艺及主要设备

开卷→矫平→剪切对焊→活套储料→板探→修边→辊式成型→高频焊接→去内外毛刺→在线超声波检测→中频退火→空冷→水冷→定径→矫直→切断→尺寸与外观初检→修端→水压测试→全管超声波检测→离线焊缝超声波检测→管端超声波检测→尺寸与外观终检→涂防锈漆→喷标→管端保护→综合检查及入库。

其中开卷机、矫平机、剪切对焊机和储料仓是为了不间断的提供给成型机带钢，提高生产效率而必不可少的设备。

剪切对焊机：将前一钢卷的尾部与后一钢卷的头部剪切与对接。

活套储料装置：活套是保证高频直缝焊管自动化生产不可缺少的重要设备，起到确保储料、供料以及主轧机连续工作的作用。如下图所示。

图5 高频焊接活套储料装置

成型过程（轧辊卷管）：

板子在形成管子的过程中的变形主要表现在连续的

横向和纵向两个方面，而施加在其上的约束力则是通过轧辊的孔型和轧机的布置两个方面来实施的，轧辊孔型使钢板产生横向变形，轧机布置使钢板产生纵向变形。下图所示为焊管的成型过程。

图6 焊管成型过程示意

高频焊接：借助高频电流的集肤效应可以使高频电能量集中于焊[2]件的表层，而利用邻近效应，又可控制高频电流流动路线的位置和范围。当要求高频电流集中于焊件的某一部位时，只要将导体与焊件构成电流回路并使导体靠近焊件上的这一部位，使它们相互之间构成邻近导体，就能实现这个要求。高频焊就是根据焊件结构的具体形式和特殊要求，主要运用集肤效应和邻近效应，使焊件待焊处的表层金属得以快速加热而实现焊接。如下图所示。

图7 高频焊接示意图

三、螺旋缝埋弧焊钢管

1、螺旋缝埋弧焊钢管特点简介

螺旋焊管是将低碳碳素结构钢或低合金结构钢钢带按一定的螺旋线的角度（叫成型角）卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成，它可以用较窄的带钢生产大直径的钢管。其规格用外径*壁厚表示，焊管应保证水压试验、焊缝的抗拉强度和冷弯性能要符合规定。主要用于石油、天然气的输送管线。

2、制管工艺及主要设备

开卷→矫平→剪切对焊→铣边→板边预弯→成型→内外焊→切断→超声波检测→X射线检测→管端焊缝修磨→管端扩径→水压测试→超声波检测→修端→X射线检测→成品检验→喷标→入库。

四、方、矩形管

1、方、矩形管用途

方、矩形管用途主要为建筑，机械制造，钢铁建设项目，造船，太阳能发电支架，钢结构工程，电力工程，电厂，农业和化学机械，玻璃幕墙，汽车底盘，机场等。

2、制管工艺及主要设备

开卷→矫平→剪切对焊→圆盘剪边→活套储料→滚式成型→高频焊接→去内外毛刺→水冷却→整形→探伤→切断→→涂防锈漆→检验→喷标→综合检查及入库。