不锈钢管工艺技术与装备的发展

不锈钢管工艺技术与装备的发展

近30年来，我国不锈钢管材取得了快速发展，广泛应用于石油天然气钻探、石化、火电、核电站等能源工业以及制造和建筑行业。 不锈钢管的工艺技术、设备、品种、质量、市场需求等都有了长足的发展，形成了不同的不锈钢管生产技术和工艺装备。 下面简单回顾一下不锈钢管工艺技术和设备的发展。

1 工艺技术及装备开发

1.1 无缝管工艺技术及装备现状及发展

20世纪80年代以来，国家改革开放政策的实施，促进了经济快速发展，带动了无缝钢管行业的进步。 无缝不锈钢管的生产也迅速增长，引进了先进的技术和设备。 例如，久立率先引进了3500t挤压机，不仅使久立的工业不锈钢无缝管生产技术和装备进入了世界先进行列，而且作为挤压生产技术的探路者，推动了工业不锈钢无缝管的改革。我国不锈钢无缝管技术，并被列为当年中国不锈钢行业十大事件之一。 对于一些重要的不锈钢管材，如核电站用管材（特殊规格），用户大多采用挤压工艺来生产和供货。 高端不锈钢管材生产逐步走向常态化； 冷轧、冷拔管材生产设备引进或国产化的更是众多。 这些无缝管机组的引进和投产，将我国无缝不锈钢管技术装备水平提升到当代国际水平。

目前，我国不锈钢管的应用领域主要是冷轧和冷拔，而不是热轧产品。 热轧管机组生产的不锈钢管主要为冷加工提供管坯。 国内久力特材、宝钢钢管、太钢钢管、武进钢管、中兴能源、常熟华新、长城特钢（成都无缝）、青山不锈钢、华地钢管等是生产主力军。高端无缝不锈钢管。

在工艺技术方面，我国先进的无缝钢管生产线大多是1990年以后建成的。生产过程计算机控制、锥形穿孔机、全液压减辊技术、集中变辊设计、单辊传动等先进技术，有限芯棒轧制和阶梯式芯棒轧制被广泛使用。 随着我国无缝钢管行业工艺技术和装备水平的不断进步，不锈钢管（包括大口径、厚壁）的生产方式也向多元化发展，主要有挤压机组、周期轧管机组等。 、顶管装置和穿线装置。 轧制（穿孔+冷轧、冷拔）、热轧+冷轧、冷拔等生产方式。 此外，还有少数采用其他方法的生产方法，如锻造、镗孔等。

1.1.1 热挤压工艺

热挤压工艺是国外热加工无缝不锈钢管的生产工艺之一。 与轧制生产方法相比，挤压方法的特点是金属在变形过程中受到三维压应力。 在这种最佳状态下，变形抗力高、热塑性差的高端不锈钢管可以获得更好的内外质量。 表面质量和金相组织适合小批量、多规格不锈钢管材的生产，特别适合斜轧冲床难以加工的高合金管材的生产。

虽然我国不锈钢管的生产大多采用“穿孔+冷拔、冷轧”工艺，但采用挤压法生产不锈钢管的优点是可以直接使用连铸坯作为原材料，产品质量相对稳定，品种更换灵活。 可直接生产热挤压成品管材，也可生产各种异型不锈钢管材。 大口径（厚壁）不锈钢管的生产除少量采用“穿孔+皮尔格林轧制”工艺（包括顶管机组）外，基本采用热挤压工艺。

随着高速、自动化、大吨位挤压机的应用，高强度、高韧性热作模具等相关技术的发展，利用挤压生产不锈钢管材或为冷轧提供管坯热加工是目前不锈钢管的热加工方法。 更好、更经济的方法。 特别是难变形不锈钢管、高合金钢管、厚壁管的生产发展迅速。 图1是某公司不锈钢挤压管生产的主要工艺流程。

图1 不锈钢挤压管生产工艺流程

1.1.2 热轧工艺

在我国，不锈钢管坯大多采用斜轧方式穿孔。 不仅常用的奥氏体不锈钢，而且难以变形的双相不锈钢也可以在斜轧机和穿孔机上生产。 经过各种轧管机（纵轧或横轧）后，管壁可以轧得更薄。 为冷轧、冷拔提供原材料时，可减少冷拔（轧）道次，可提高生产率和成品率，降低成本，增加效益。

较常见的设备有Ф50、Ф90、Ф250系列热轧穿孔机组。 另一款圆锥滚子穿孔机组，采用组合式机架、圆锥滚子穿孔、全液压快速换辊和数显数控进给角度调整技术，处于领先水平，达到当代国际水平。 国内一些大型不锈钢厂使用。 都有应用。

1.1.3 冷轧、冷拔工艺

在管材成型工艺中，冷拔和冷轧在实际生产中具有相同的效果，生产的无缝管各有其优点。 目前，在我国的不锈钢制管设备中，系列高精度冷拔机组如、、、、等系列机组是应用最为广泛的机型。

65%以上的不锈钢管是通过冷加工制造的。 冷加工工艺基本上有冷拔工艺、冷轧工艺、冷轧+冷拔工艺三种。 冷加工不锈钢管大多采用冷轧+冷拔生产工艺，以冷轧为主，冷拔为辅。

目前，世界冷轧、冷拔工艺技术和装备水平已取得长足进步。 冷轧机、冷拔机正向高速、高精度、长行程、多线方向发展，可实现大直径减径、减壁。 约80%的轧制变形是在冷轧机上完成的。 以冷轧固定壁，辅以冷拔改变规格和控制外径，满足不同品种、规格的要求。 该轧机的技术特点是：

1）采用惯性力和惯性扭矩垂直平衡机构，增加轧机往返次数；

2）采用环孔型，长度比短行程轧机长70%，提高了轧制变形的均匀性，增加了进给量；

3）采用长管坯，增加废管长度，可生产超长钢管，提高轧机生产率，增加轧制有效利用系数；

图2是某企业不锈钢无缝管穿孔+（冷轧、冷拔）的生产工艺流程。

图2 不锈钢无缝管穿孔+（冷轧、冷拔）生产工艺流程

1.2焊管工艺技术及装备现状及发展

30年来，我国不锈钢焊管引进了一批技术先进的生产设备。 不锈钢管技术装备水平显着提高，生产能力显着增强。 在品种、质量、产量、规格等方面均达到较高水平。

1986年，太钢不锈钢管厂从瑞典引进连续成型直缝不锈钢焊管机组和Ф820 UOE成型不锈钢焊管机组； 2009年久立特材引进日本FFX形成的中大口径不锈钢连续焊管生产线（630台），结束了长度9m以上大口径不锈钢焊管依赖进口的历史，填补了国内空白。国内差距； 此外，久立还从意大利引进了一条壁厚高达80mm的大口径不锈钢厚壁管生产线，满足了LNG储运的需要。顺德华丰不锈钢焊管有限公司已引进德国Ф426mm不锈钢直缝氩弧焊管机组等。

此外，还有多家引进（或国产）不锈钢焊管生产设备的企业，如武进不锈钢管、中兴能源、常熟华鑫、青山不锈钢、华地钢铁等企业，均拥有现代化的设备。 其产品范围包括中小口径不锈钢管、不锈钢复合管、油井管、大口径不锈钢焊管、厚壁焊管等，为不锈钢焊管的发展奠定了基础在我的国家。

主要焊接设备为直缝高频焊接设备、直缝双面焊工艺和螺旋埋弧焊工艺。 MU-25M、MU-57M、MU-76M、MU-159M、MU-325M系列自动焊管机组是焊管生产企业的常用设备。 成型方式一般采用辊筒连续成型； 焊接方法采用氩弧焊或高频焊。 中小口径不锈钢焊管一般采用连续辊压成型。 这些生产线中，中小型机组居多，产品主要为装饰管和工业管。 管子。

下面以ERW不锈钢焊管为例介绍主要生产工艺：

板带卷→开卷→校平→切断对焊→活套→成型→焊接→去除外焊刺（去除内焊刺）→冷却→定径→涡流探伤→飞锯切割。

切割后的不锈钢焊管根据产品用途可分为以下三种情况：

1）不需要热处理和拉拔的焊管矫直→压扁→液压→检验→包装→入库；

2）需要热处理的焊管经过脱脂→光亮热处理→矫直→超声波探伤→平头→水压→检验→包装→入库；

3）需要拉拔的焊管经过脱脂→刃磨→退火→矫直→酸洗→润滑→拉拔→切割→脱脂→光亮退火→精整→检验→包装→入库。

2、工艺技术和装备国产化

我国不锈钢管生产技术、工艺和装备的发展路径是：全面引进——关键零部件引进——消化吸收——自主创新。

目前，我国拥有具有国际水平的各种无缝管机组，包括：Ф159-Ф508mm三辊连续轧管机组、最大直径Ф720mm循环轧管机组、最大直径Ф顶管机组、1600吨-68000吨热挤压机组无论是进口还是国产，设备水平均达到国际水平。 值得一提的是，2009年，内蒙古“宝尔机”国产3.6万吨立式挤压机挤压出第一根大口径厚壁无缝钢管，打破了我国无法生产大口径（厚壁）无缝钢管的历史。有壁）挤压钢管。 ; 2012年，河北宏润5万吨立式挤压机诞生； 2015年，青海康泰最大压力6.8万吨挤压、模锻双功能重型挤压机组投产。 这些都是我国自主创新的成果，使我国自主生产高合金、难变形、大口径厚壁无缝钢管成为现实。 在替代进口的同时，也进入了国际市场。 我国挤压机组的发展，为我国不锈钢管（厚壁）国产化做出了贡献。

20世纪90年代以后，我国焊管行业进入了发展高峰期。 先后推出了多种先进型号的焊管机组。 通过消化吸收和自主创新，研制出了与进口型号相似的焊管机组，极大地促进了我国焊管技术的发展。 随着工艺和装备制造技术的提高，一些焊管企业的技术装备已达到国际先进水平，特别是不锈钢焊管机组，无论是新增机组数量还是产量均大于无缝不锈钢管。生产能力。 目前，我国不锈钢管产能主要集中在民营企业。

虽然我国近期不会大量新建钢管机组，但对于现有设备的升级改造和设备维护，需要进行薄弱环节的研发和改进，积累知识和经验。在现有基础上，完成从“量”到“质”的转变，进一步提高钢管装备制造水平。 我国钢管工艺技术装备正在从“获取向经验传承”转变，我国钢管装备制造业正在从制造走向创造。

3 工艺技术和装备重大创新

我国不锈钢管近30年来发展迅速，生产和技术取得重大突破。 引进了一批先进工艺设备，生产能力得到提高。 此外，热轧（穿孔）生产无缝不锈钢管已采用连铸圆坯生产，也是近30年来取得的成就之一。

1986年起引进国外设备和技术生产不锈钢管。 到目前为止，不锈钢管生产线较多，但从钢管机组规模来看，80%以上是中小型机组，这是由于市场需求所致。

值得自豪的是，30年来我国在热挤压管材领域取得了令人瞩目的成就。 表1为我国主要的不锈钢管挤压机设备。

表1 国内主要不锈钢管挤压机设备

总之，我国不锈钢管虽然在工艺技术和装备创新方面取得了一定成果，但与国外先进水平相比，在装备自动化、技术创新能力、产品质量保证和生产效率等方面还存在差距。 我国不锈钢管的生产技术和生产设备既有先进，也有落后。 目前，国内一些重要领域使用的一些高端钢管，如不锈钢高压锅炉管、航空航天管、核电站管等仍需进口。 尽快改变这种状况，促进我国不锈钢管生产的进步。 （古立功）