宝钢ERW610焊管机组的技术先进性分析

1、宝钢ERW610焊管机组的技术先进性分析摘要:介绍了宝钢ERW610焊管机组的建设情况及其产品定位;分析了世界先进ERW焊管机组的技术发展现状及世界一流ERW焊管机组的技术特征,并对比分析了宝钢ERW610焊管机组的技术特点,阐述了宝钢ERW610焊管机组的技术先进之处。0前言 宝钢ERW610焊管机组是按照世界上装备最先进的焊管生产线的目标来建设的,是目前世界上第1条集成型焊接、精整、管加工、焊接套管全管热处理于一体的ERW610焊管机组,可以生产X42X80钢级的海上、陆地用管线管,P110钢级以下的各类焊接套管以及各类结构用圆管、方矩形管。 目前与此相似的焊管机组仅美国孤星钢管厂(Lon

2、e Star)1家,但是该厂产品的最大规格为406.4 mm,且不生产方矩形管。宝钢ERW610焊管机组的焊接成型线从SMS Meer公司引进,大部分设备采取国内合作制造的方式,精整、管加工、热处理线则采用单机国内外采购,全线自行设计总成的方式。1宝钢ERW610焊管机组建设基本情况1.1建设规模 该套机组年产219.1610 mm焊管30万t,其中石油套管9万t,管线用管18万t,结构用圆管1.5万t,结构用方矩形管1.5万t。1.2产品大纲产品大纲见表1。2宝钢ERW610机组的产品定位随着石油工业的迅猛发展,油气输送用管及油气田开采用管对各类钢管的性能、质量要求不断提高。由于商业竞争日益

3、激烈,各大石油公司必须降低采购成本以取得市场优势。为了满足市场的需要,直缝高频焊接(ERW)钢管的生产设备及生产工艺技术得到了快速发展,达到了一个新的高度。日本新日铁、JFE,德国曼内斯曼、希腊科林斯、韩国世亚等世界著名直缝焊管生产厂家已能生产陆上或海洋用X80钢级管线管。在油田用套管生产方面,新日铁已能按API标准生产不经全管热处理的N80-I钢级套管。新日铁名古屋制铁所1986年建造的406 mm中口径ERW机组,经过数年的技术开发及设备改造,采用了世界上各类新开发的设备、技术以及自行开发的专有技术,研发出T.U.F(Tough material,Uniform properties,Fr

4、eefrom defects)油井管。由于此类焊接油井管具有耐酸、高强度、高韧性及高压溃性能,可以用于地质条件很差的气井、深井及海洋油田中,且价格比无缝钢管低,因此具有广阔的使用前景。新日铁将此类直缝焊管命名为T.U.F油井管,并形成不同于API产品系列的NT系列,即新日铁T.U.F油井管系列(Nippon Steel T.U.F for OCTG),其各项性能指标均高于API标准。NT系列产品为当今世界上油井管的高端产品,也是新日铁的特有产品。 宝钢ERW610焊管机组的焊接成型线引进了SMS Meer公司开发的设备与技术,并配置了世界上最先进的无损探伤设备、高频焊接设备、焊缝热处理设备,建

5、成后将是世界上装备最先进的中口径直缝焊管机组。投产后,通过生产工艺技术及经验的积累,并经过科研开发,将生产X80钢级管线管(陆上、海洋用管线管)、API标准系列N80、P110套管及各类T.U.F套管。3世界先进ERW焊管机组技术发展现状焊接钢管技术的发展是伴随着与无缝钢管产品的竞争而进步的。焊接钢管在某些领域中要取代无缝钢管,关键在于产品要有高的质量及较低的生产成本。焊接钢管产品要保证高质量,主要依靠3个方面的技术进步:一是钢铁冶炼技术的进步;二是热轧带钢技术的提高;三是制管技术的提高。因此,世界上高品质的焊接钢管大多数是由最先进的大型钢铁联合企业生产的。因为大型钢铁联合企业从钢铁冶炼、带卷

6、到焊接钢管成品整个生产过程,可以较容易地实现质量一贯控制,避免了某些焊管厂坯料吃“百家饭”,无法自行控制原料质量的问题。世界著名的中口径直缝焊接钢管企业的工艺及产品钢级比较见表2。 从表2可以看出,代表世界中口径直缝焊管生产技术最高水平的厂家中,数新日铁、JFE、曼内斯曼最为突出。尤其是新日铁,其产品不仅几乎全面覆盖了API允许用直缝焊管生产的各类钢管,而且还能生产比API标准更严格的T.U.F油井管。因此,新日铁直缝焊管生产是宝钢ERW610焊管机组在今后的焊管生产中要赶超的目标。4世界一流ERW焊管机组的技术特征4.1企业实行一贯质量控制 焊管厂所使用的原料是本企业生产的优质热轧带卷。热轧

7、带卷质量的好坏直接决定了钢管管体的各项性能指标。特别是在尖端产品的生产中,质量一贯管理是具有决定性作用的因素之一。 新日铁之所以能生产各类焊接钢管,其中一个重要原因是企业实行了制管所需的“专用合金设计”,由炼钢厂生产出合格的钢坯,热轧厂轧制出高尺寸精度、耐酸、高韧性、高压溃性能的板卷,然后再使用这些板卷生产高质量的管线管及T.U.F油井管。 JFE的川崎制铁所在建设中口径直缝焊管厂时,其产品的定位是生产各类陆上、海洋用管线管,工厂未设管加工车间;投产后,曾生产过N80-I钢级的套管,后因管线管及结构管生产繁忙而不再承接套管合同。该厂也实行质量一贯管理所以其管线管从产品的合金成分设计到质量控制都

8、能为制管生产提供有力的支持,再加上其制管技术的开发,所生产的管线管在质量、品种上均能满足用户要求。 曼内斯曼焊管厂的原料板卷来源渠道单一,由蒂森热轧厂供料。由于长期形成的合作关系,使其较易从源头热轧板卷上控制产品质量。因此,其生产状况与JFE相似。 科林斯与世亚则和上述3家焊管厂有所不同,他们的板卷原料从世界各国购买,原料的差异较大,造成了产品质量的差异也较大,这也是他们不生产高端产品的原因之一。4.2采用铣边机对板边进行铣切加工 板卷的热轧自然边经过铣边机加工后,板卷宽度一致,且具有较高的尺寸精度。经过铣边后的板卷,其边部光滑、洁净,这就大大提高了焊缝的质量。4.3采用改进的全排辊成型技术排

9、辊成型是由辊式成型演变而来的一种新的成型技术。排辊成型法出现在20世纪80年代,90年代末SMS Meer公司总结了世界各国排辊成型设备所存在的问题,对设备的强度、刚度及成型方式进行了较大改进,推出了SMS Meer排辊成型设备。 科林斯厂使用后实绩很好。随后SMS Meer公司对排辊成型区设备再作改进,形成全排辊成型技术。采用改进后的全排辊成型技术可以防止带钢边缘产生折皱,也就是可以通过沿带钢轴线方向边缘外侧的轧辊群控制边缘延伸,同时轧辊群由外侧束缚带钢边缘,将边缘外侧作为压缩变形形式吸收。所以这是一种既能保持连续塑性弯曲,又能防止边缘延伸和吸收延伸的成型技术。4.4对管坯两边缘加热采用高频

10、感应加热方式大功率高频感应焊系20世纪90年代末开发的技术。在此之前,ERW610焊管机组均采用高频接触焊。进入90年代后,海洋石油公司对海洋专用油气管的要求越来越高,对接触焊所引起的电火花烧痕,接触块的擦伤都有严格的规定。因此,在90年代中期以后建设的焊管厂都在寻求大功率高频感应焊接技术。 20世纪末科林斯厂在ERW610焊管机组中首次采用了1 800 kW高频感应焊技术,并在世界上取得了良好的声誉。在此之前,新日铁名古屋1986年建设的ERW 406焊管机组,率先在同类机组中使用了高频感应焊(功率为1 000kW),并用此焊接设备生产T.U.F油井管。由此可见,在生产各类高端产品中高频接触

11、焊将逐渐被高频感应焊所取代。 20世纪建造的ERW610焊管机组均采用高频接触焊,如图1(a)所示,即利用两块接触片分别与管坯两边缘接触,电流从一个接触片沿V形回路流向另一个接触片。因高频电流产生集肤效应和邻近效应使V形回路,即管坯V形缺口边缘瞬间被加热到焊接温度,加热使金属分子迅速扩散,金属产生再结晶,同时被焊成钢管。由于高频接触焊的电极是与管坯表面接触的,因此,管坯在前进中的跳动及表面的不平整极易使电极与管坯表面产生电火花,造成管坯表面的烧损或疤痕,这在油气专用管中是不允许的。此外,由于电极与管坯接触,电极磨损后的粉末极易带入焊缝,造成焊缝质量不合格。接触焊的优点是热效率高,电耗小。20世

12、纪末,高频感应技术取得了突破性的进展,大功率的高频感应加热装置开发成功。因此,在21世纪初建造的ERW610焊管机组中,大多选择了高频感应加热方式对管坯边缘加热。如图1(b)所示,高频感应焊是将感应线圈与管坯看成是变压器的一次线圈与二次线圈,当钢管从感应线圈中间通过,感应线圈接通高频电流时将产生高频磁场,并在钢管中产生涡流电流,密集的涡流电流经过管坯边缘V形回路,由于集肤效应使两边缘产生大量的热量而被加热到焊接温度,同时加压焊合成钢管。在感应焊中由于感应线圈同钢管无任何接触,从而避免了接触焊带来的各种弊端,提高了焊缝的质量及钢管的表面质量。但感应焊的电耗比接触焊要大得多。4.5采用PWP焊接控

13、制技术 目前,除新日铁之外,世界上其他著名的焊管企业均采用高频焊机生产厂商提供的温度检测系统,检测焊缝区域的表面温度,将检测出的信息反馈到焊机的控制系统,用来调节高频电流的大小,控制焊缝区域的温度。在焊管生产中,由于各类材质、壁厚及焊接速度所需的焊接热量是不同的,最佳焊接所需的热量值的波动范围又很窄,而开发商提供的焊接温度控制元件仅是通过对各常规钢种、在设定的焊接速度下进行实验室实验,所得出的数据经归纳分析处理后做成控制元件提供给客户。因此,在实际操作中,生产厂的操作人员要根据现场实际情况及经验,观察焊接区的金属熔融焊接状态,对焊机输出的热量进行调整。 新日铁自行研究开发的PWP(Perfec

14、t Weld-ing Process完美焊接工艺)焊接控制技术是当今世界上最先进的焊接控制技术,是全面归纳总结其几十年焊管生产经验,根据各种规格、焊接速度、壁厚、钢种所需的焊接热量而开发出的控制系统。采用该焊接控制系统,将使整个焊接状态控制在最佳范围内,从而达到最佳焊接质量。4.6采用URD精成型机、挤压焊接机及定径机 带有快速换辊装置的URD(Uniform RigidityDesign均匀刚性设计)精成型机、挤压焊接机及定径机均为闭式框架结构。用宽厚板制成的机架,其刚性在水平与垂直方向上均匀一致。由于是闭式机架,故在同样截面积下,其刚性要高于开式立柱形机架。 在常规设计中,机架水平方向的刚

15、性一般要小于垂直方向。而在四辊轧机中,为了保证水平刚性达到要求,需增加水平方向机架的横截面面积,造成机架重量增大,增加了设计及制造的难度。 采用带有快速换辊装置的URD机架,由于机架是板式框架结构,其快速换辊系统的设计及配置都比常规设计机架容易。使用换辊小车及安装在机架上的轧辊座锁紧-打开系统,就能在40 min内完成全部的轧辊更换工作。若采用常规设计的机架,在更换轧辊时则需打开机架盖,吊出旧轧辊,换入新轧辊,然后再装好机架盖,换辊时间将在4 h以上。4.7采用双重中频焊缝热处理装置在生产高钢级的油气输送管及石油套管时,焊缝热处理技术至关重要。为了使焊缝的金相结构及性能与管体一致,并使焊缝具有

16、高韧性,焊缝须经淬火+回火(Q+T)或淬火+正火(Q+N)方法进行热处理。采用既能对焊缝进行正火又能对焊缝进行Q+T、Q+N的双重中频焊缝热处理工艺,系20世纪90年代开发的新技术。目前,世界上仅新日铁、JFE、科林斯及曼内斯曼等少数企业生产的海洋管线管及新日铁生产的T.U.F油井管的焊缝热处理工艺采用这一技术。图2所示为ERW焊管焊缝热处理工艺示意。5宝钢ERW610焊管机组的技术特点5.1实行质量一贯管理体制 从钢种的设计到原料的冶炼,板卷的轧制及焊管的生产全过程实行跟踪管理。由于板卷的质量是管体质量的重要组成部分,实行质量一贯管理体制,可以使产品质量从源头抓起。实行质量一贯管理体制也为开

17、发各类新产品奠定了良好的物质及技术管理基础。该机组投产后,经过一段时间的技术积累即有条件自行开发X80钢级及T.U.F油井管产品。5.2采用带钢边部探伤+全板探伤技术 为了满足海洋用管线管的采购技术要求,从原料准备区就开始实行严格的质量监控。超声波带钢边部探伤+全板探伤工艺,可以实时记录带钢的分层缺陷并进行料流跟踪。对边探或全板探发现的缺陷,在出厂前的管端探伤及全管体探伤设备上进行复检并作出最终的判断。在ERW610焊管机组中,全面采用带钢边探伤+全板探伤工艺目前仅宝钢1家。科林斯厂正计划改造,增加带钢超声波探伤设备。新日铁及JFE均采用带钢边部超声波探伤+全管体探伤方式。5.3采用铣边机对带

18、钢边缘进行铣削加工 20世纪90年代之前制造的焊管机组,均采用刨边机对带钢边缘进行加工。进入90年代以后,对高钢级焊管要求越来越高,刨边机加工的板边边缘已不能满足焊接发展的要求。因此,新建的企业都采用铣边机,而采用刨边机的生产厂如新日铁、JFE、曼内斯曼都进行了技术改造,采用铣边机代替刨边机。5.4采用新型排辊技术及URD机 架宝钢所购买的排辊成型设备是由SMS Meer改进后的全排辊成型设备,它增强了设备的强度和刚度,改进了成型方式,在生产薄壁钢管及高钢级厚壁钢管时可获得良好的产品质量。采用URD机架的精成型机、挤压焊接机和定径机,均为SMS Meer公司的专利产品,是目前世界上最先进的精成

19、型段设备,其强度、刚度、快速换辊及调整性能均优于其他同类设备。2004年SMS Meer公司根据此类设备的使用状况又作了较大改进,在精成型机各机架之间再加入一段小型排辊,以保证在生产薄壁钢管时的产品质量。5.5采用大功率高频感应焊 宝钢ERW610焊管机组吸取了世界同类机组的发展经验,结合当前世界先进的高频感应技术的发展,采用了高频感应焊接技术,是世界上第3套采用此技术的焊管机组。所用高频感应焊设备的功率为1 800 kW,可生产壁厚达20 mm的中口径管。5.6采用焊缝双重热处理装置宝钢采用了既可对焊缝实行正火(N)又可对其进行淬火+正火(Q+N)及淬火+回火(Q+T)热处理的双重热处理装置

20、,每套中频感应装置的功率为2 400 kW。第1套加热装置将焊缝加热至淬火温度,在2套加热装置之间的快速水冷区,喷注乳化液对焊缝进行快速冷却,然后在第2套加热装置中再加热以达到回火或正火目的。5.7采用计算机跟踪技术宝钢采用了计算机技术进行料流跟踪,对产品质量逐根跟踪。目前世界上采用该技术的仅有新日铁及JFE。5.8按API及DNV标准生产海洋管线管宝钢按API及DNV标准生产海洋管线管,并配置各类无损探伤设备及力学性能检测设备。6结论(1)宝钢拥有先进的钢铁冶炼技术和热轧带钢技术,能实现从冶炼到焊接钢管成品整个生产过程的质量一贯控制,具备跻身世界一流焊管企业的必要条件。(2)宝钢ERW610

21、焊管机组采用了世界上最先进的工艺设备,为焊管产品开发、工艺技术的研究与发展奠定了坚实的基础。(3)通过工艺生产技术及经验的积累并经过科研开发,完全有能力生产X80及以上钢级的管线管,N80、C90、C95、P110钢级套管及各类T.U.F油井管。宝钢ERW610焊管机组的技术先进性分析摘要:介绍了宝钢ERW610焊管机组的建设情况及其产品定位;分析了世界先进ERW焊管机组的技术发展现状及世界一流ERW焊管机组的技术特征,并对比分析了宝钢ERW610焊管机组的技术特点,阐述了宝钢ERW610焊管机组的技术先进之处。0前言 宝钢ERW610焊管机组是按照世界上装备最先进的焊管生产线的目标来建设的,

22、是目前世界上第1条集成型焊接、精整、管加工、焊接套管全管热处理于一体的ERW610焊管机组,可以生产X42X80钢级的海上、陆地用管线管,P110钢级以下的各类焊接套管以及各类结构用圆管、方矩形管。 目前与此相似的焊管机组仅美国孤星钢管厂(Lone Star)1家,但是该厂产品的最大规格为406.4 mm,且不生产方矩形管。宝钢ERW610焊管机组的焊接成型线从SMS Meer公司引进,大部分设备采取国内合作制造的方式,精整、管加工、热处理线则采用单机国内外采购,全线自行设计总成的方式。1宝钢ERW610焊管机组建设基本情况1.1建设规模 该套机组年产219.1610 mm焊管30万t,其中石

23、油套管9万t,管线用管18万t,结构用圆管1.5万t,结构用方矩形管1.5万t。1.2产品大纲产品大纲见表1。2宝钢ERW610机组的产品定位 随着石油工业的迅猛发展,油气输送用管及油气田开采用管对各类钢管的性能、质量要求不断提高。由于商业竞争日益激烈,各大石油公司必须降低采购成本以取得市场优势。为了满足市场的需要,直缝高频焊接(ERW)钢管的生产设备及生产工艺技术得到了快速发展,达到了一个新的高度。日本新日铁、JFE,德国曼内斯曼、希腊科林斯、韩国世亚等世界著名直缝焊管生产厂家已能生产陆上或海洋用X80钢级管线管。在油田用套管生产方面,新日铁已能按API标准生产不经全管热处理的N80-I钢级

24、套管。新日铁名古屋制铁所1986年建造的406 mm中口径ERW机组,经过数年的技术开发及设备改造,采用了世界上各类新开发的设备、技术以及自行开发的专有技术,研发出T.U.F(Tough material,Uniform properties,Freefrom defects)油井管。由于此类焊接油井管具有耐酸、高强度、高韧性及高压溃性能,可以用于地质条件很差的气井、深井及海洋油田中,且价格比无缝钢管低,因此具有广阔的使用前景。新日铁将此类直缝焊管命名为T.U.F油井管,并形成不同于API产品系列的NT系列,即新日铁T.U.F油井管系列(Nippon Steel T.U.F for OCTG)

25、,其各项性能指标均高于API标准。NT系列产品为当今世界上油井管的高端产品,也是新日铁的特有产品。 宝钢ERW610焊管机组的焊接成型线引进了SMS Meer公司开发的设备与技术,并配置了世界上最先进的无损探伤设备、高频焊接设备、焊缝热处理设备,建成后将是世界上装备最先进的中口径直缝焊管机组。投产后,通过生产工艺技术及经验的积累,并经过科研开发,将生产X80钢级管线管(陆上、海洋用管线管)、API标准系列N80、P110套管及各类T.U.F套管。3世界先进ERW焊管机组技术发展现状 焊接钢管技术的发展是伴随着与无缝钢管产品的竞争而进步的。焊接钢管在某些领域中要取代无缝钢管,关键在于产品要有高的

26、质量及较低的生产成本。焊接钢管产品要保证高质量,主要依靠3个方面的技术进步:一是钢铁冶炼技术的进步;二是热轧带钢技术的提高;三是制管技术的提高。因此,世界上高品质的焊接钢管大多数是由最先进的大型钢铁联合企业生产的。因为大型钢铁联合企业从钢铁冶炼、带卷到焊接钢管成品整个生产过程,可以较容易地实现质量一贯控制,避免了某些焊管厂坯料吃“百家饭”,无法自行控制原料质量的问题。世界著名的中口径直缝焊接钢管企业的工艺及产品钢级比较见表2。 从表2可以看出,代表世界中口径直缝焊管生产技术最高水平的厂家中,数新日铁、JFE、曼内斯曼最为突出。尤其是新日铁,其产品不仅几乎全面覆盖了API允许用直缝焊管生产的各类

27、钢管,而且还能生产比API标准更严格的T.U.F油井管。因此,新日铁直缝焊管生产是宝钢ERW610焊管机组在今后的焊管生产中要赶超的目标。4世界一流ERW焊管机组的技术特征4.1企业实行一贯质量控制 焊管厂所使用的原料是本企业生产的优质热轧带卷。热轧带卷质量的好坏直接决定了钢管管体的各项性能指标。特别是在尖端产品的生产中,质量一贯管理是具有决定性作用的因素之一。 新日铁之所以能生产各类焊接钢管,其中一个重要原因是企业实行了制管所需的“专用合金设计”,由炼钢厂生产出合格的钢坯,热轧厂轧制出高尺寸精度、耐酸、高韧性、高压溃性能的板卷,然后再使用这些板卷生产高质量的管线管及T.U.F油井管。 JFE

28、的川崎制铁所在建设中口径直缝焊管厂时,其产品的定位是生产各类陆上、海洋用管线管,工厂未设管加工车间;投产后,曾生产过N80-I钢级的套管,后因管线管及结构管生产繁忙而不再承接套管合同。该厂也实行质量一贯管理所以其管线管从产品的合金成分设计到质量控制都能为制管生产提供有力的支持,再加上其制管技术的开发,所生产的管线管在质量、品种上均能满足用户要求。 曼内斯曼焊管厂的原料板卷来源渠道单一,由蒂森热轧厂供料。由于长期形成的合作关系,使其较易从源头热轧板卷上控制产品质量。因此,其生产状况与JFE相似。 科林斯与世亚则和上述3家焊管厂有所不同,他们的板卷原料从世界各国购买,原料的差异较大,造成了产品质量

29、的差异也较大,这也是他们不生产高端产品的原因之一。4.2采用铣边机对板边进行铣切加工 板卷的热轧自然边经过铣边机加工后,板卷宽度一致,且具有较高的尺寸精度。经过铣边后的板卷,其边部光滑、洁净,这就大大提高了焊缝的质量。4.3采用改进的全排辊成型技术排辊成型是由辊式成型演变而来的一种新的成型技术。排辊成型法出现在20世纪80年代,90年代末SMS Meer公司总结了世界各国排辊成型设备所存在的问题,对设备的强度、刚度及成型方式进行了较大改进,推出了SMS Meer排辊成型设备。 科林斯厂使用后实绩很好。随后SMS Meer公司对排辊成型区设备再作改进,形成全排辊成型技术。采用改进后的全排辊成型技

30、术可以防止带钢边缘产生折皱,也就是可以通过沿带钢轴线方向边缘外侧的轧辊群控制边缘延伸,同时轧辊群由外侧束缚带钢边缘,将边缘外侧作为压缩变形形式吸收。所以这是一种既能保持连续塑性弯曲,又能防止边缘延伸和吸收延伸的成型技术。4.4对管坯两边缘加热采用高频感应加热方式大功率高频感应焊系20世纪90年代末开发的技术。在此之前,ERW610焊管机组均采用高频接触焊。进入90年代后,海洋石油公司对海洋专用油气管的要求越来越高,对接触焊所引起的电火花烧痕,接触块的擦伤都有严格的规定。因此,在90年代中期以后建设的焊管厂都在寻求大功率高频感应焊接技术。 20世纪末科林斯厂在ERW610焊管机组中首次采用了1

31、800 kW高频感应焊技术,并在世界上取得了良好的声誉。在此之前,新日铁名古屋1986年建设的ERW 406焊管机组,率先在同类机组中使用了高频感应焊(功率为1 000kW),并用此焊接设备生产T.U.F油井管。由此可见,在生产各类高端产品中高频接触焊将逐渐被高频感应焊所取代。 20世纪建造的ERW610焊管机组均采用高频接触焊,如图1(a)所示,即利用两块接触片分别与管坯两边缘接触,电流从一个接触片沿V形回路流向另一个接触片。因高频电流产生集肤效应和邻近效应使V形回路,即管坯V形缺口边缘瞬间被加热到焊接温度,加热使金属分子迅速扩散,金属产生再结晶,同时被焊成钢管。由于高频接触焊的电极是与管坯

32、表面接触的,因此,管坯在前进中的跳动及表面的不平整极易使电极与管坯表面产生电火花,造成管坯表面的烧损或疤痕,这在油气专用管中是不允许的。此外,由于电极与管坯接触,电极磨损后的粉末极易带入焊缝,造成焊缝质量不合格。接触焊的优点是热效率高,电耗小。 20世纪末,高频感应技术取得了突破性的进展,大功率的高频感应加热装置开发成功。因此,在21世纪初建造的ERW610焊管机组中,大多选择了高频感应加热方式对管坯边缘加热。如图1(b)所示,高频感应焊是将感应线圈与管坯看成是变压器的一次线圈与二次线圈,当钢管从感应线圈中间通过,感应线圈接通高频电流时将产生高频磁场,并在钢管中产生涡流电流,密集的涡流电流经过

33、管坯边缘V形回路,由于集肤效应使两边缘产生大量的热量而被加热到焊接温度,同时加压焊合成钢管。在感应焊中由于感应线圈同钢管无任何接触,从而避免了接触焊带来的各种弊端,提高了焊缝的质量及钢管的表面质量。但感应焊的电耗比接触焊要大得多。4.5采用PWP焊接控制技术 目前,除新日铁之外,世界上其他著名的焊管企业均采用高频焊机生产厂商提供的温度检测系统,检测焊缝区域的表面温度,将检测出的信息反馈到焊机的控制系统,用来调节高频电流的大小,控制焊缝区域的温度。在焊管生产中,由于各类材质、壁厚及焊接速度所需的焊接热量是不同的,最佳焊接所需的热量值的波动范围又很窄,而开发商提供的焊接温度控制元件仅是通过对各常规

34、钢种、在设定的焊接速度下进行实验室实验,所得出的数据经归纳分析处理后做成控制元件提供给客户。因此,在实际操作中,生产厂的操作人员要根据现场实际情况及经验,观察焊接区的金属熔融焊接状态,对焊机输出的热量进行调整。 新日铁自行研究开发的PWP(Perfect Weld-ing Process完美焊接工艺)焊接控制技术是当今世界上最先进的焊接控制技术,是全面归纳总结其几十年焊管生产经验,根据各种规格、焊接速度、壁厚、钢种所需的焊接热量而开发出的控制系统。采用该焊接控制系统,将使整个焊接状态控制在最佳范围内,从而达到最佳焊接质量。4.6采用URD精成型机、挤压焊接机及定径机 带有快速换辊装置的URD(

35、Uniform RigidityDesign均匀刚性设计)精成型机、挤压焊接机及定径机均为闭式框架结构。用宽厚板制成的机架,其刚性在水平与垂直方向上均匀一致。由于是闭式机架,故在同样截面积下,其刚性要高于开式立柱形机架。 在常规设计中,机架水平方向的刚性一般要小于垂直方向。而在四辊轧机中,为了保证水平刚性达到要求,需增加水平方向机架的横截面面积,造成机架重量增大,增加了设计及制造的难度。 采用带有快速换辊装置的URD机架,由于机架是板式框架结构,其快速换辊系统的设计及配置都比常规设计机架容易。使用换辊小车及安装在机架上的轧辊座锁紧-打开系统,就能在40 min内完成全部的轧辊更换工作。若采用常

36、规设计的机架,在更换轧辊时则需打开机架盖,吊出旧轧辊,换入新轧辊,然后再装好机架盖,换辊时间将在4 h以上。4.7采用双重中频焊缝热处理装置 在生产高钢级的油气输送管及石油套管时,焊缝热处理技术至关重要。为了使焊缝的金相结构及性能与管体一致,并使焊缝具有高韧性,焊缝须经淬火+回火(Q+T)或淬火+正火(Q+N)方法进行热处理。采用既能对焊缝进行正火又能对焊缝进行Q+T、Q+N的双重中频焊缝热处理工艺,系20世纪90年代开发的新技术。目前,世界上仅新日铁、JFE、科林斯及曼内斯曼等少数企业生产的海洋管线管及新日铁生产的T.U.F油井管的焊缝热处理工艺采用这一技术。图2所示为ERW焊管焊缝热处理工艺示意。5宝钢ERW610焊管机组的技术特点5.1实行质量一贯管理体制 从钢种的设计到原料的冶炼,板卷的轧制及焊管的生产全过程实行跟踪管理。由于板卷的质量是管体质量的重要组成部分,实行质量一贯管理体制,可以使产品质量从源头抓起。实行质量一贯管理体制也为开发各类新产品奠定了良好的物质及技术管理基础。该机组投产后,经过一段时间的技术积累即有条件自行开发X80钢级及T.U.F油井管产品。5.2采用带钢边部探伤+全板探伤技术 为了满足海洋用管线管的采购技