管材生产工艺

1、管材加工工艺方法比较 1 管材加工工艺方法比较 、管材分类 管材：用轧制、挤压、拉拔、锻造、焊接等方法生产圆形和各种 异形断面的中空材。 （一）按用途分类: 根据不同的用途，一般分为以下几大类: 1.1. 管线管，流体和粒状固体的输送管道; 2.2. 热交换用管，通过管壁进行内外热交换，如锅炉管、化工用管 等; 3.3. 石油地质用管，如石油、天然气和地质的钻采用管、石油钻井 的套管和油管等; 4.4. 结构用管，制作各种机器零件、各种机械架体和构筑物件等; 5.5. 其它，如电缆用管、高压容器用管等。 （二）按管材外径与壁厚之比 D/SD/S 分：有特厚管（D/SV10D/SV10）、厚壁管

2、 （D/SD/S=10 =10 2020）、薄壁管（D/S=20 D/S=20 4040）、极薄壁管（D/S40D/S40）。 管材加工工艺方法比较 2 （三）按生产方法分: 管材的按生产方法可分为热轧无缝管、 热挤压管、 焊接管以及冷 加工管等。 无缝钢管大都由热轧方法生产，有色金属管和低塑性高合金管主 要用热挤压生产。管材加工工艺方法比较 3 表1各种工艺方法对比 生产工 艺 说明 产品尺寸 适合钢种 备注 优缺点 外径 壁厚 热轧 将经过加热的实体锭坯轧制成 周边无接缝的空心管体的管材 生产工艺 161600伽 2 200 m 碳钢、 合金钢、 高合 金钢和部分有色无缝 管 热轧无缝管除

3、作为成品管 外还可作为冷拔、冷轧管的 管料。用热轧法生产的无缝 管占无缝管产量的 80% 90%。 工序简单， 适应范围广， 但生产 出来的管子质量不如冷加工管 热挤压 有色金属管和低塑性 高合金管 冷拔或 冷轧 在室温卜用轧制和拉拔方式对 管材进行的冷加工， 属于热轧 管 （包括热挤压的管材）和焊 接管的深度加工 冷拔法可生产直径 0.2765 mm和壁 厚0.01550 m的各种管材， 冷轧法 可生产直径 4450 m和壁厚 0.03 35 m的各种管材。 适合于所有钢种， 特 别是不锈钢 可以得到尺寸精度高、表面 粗糙度低、综合力学性能好 的管材以及薄壁管材 工序多， 生产周期长、 金属

4、消耗 较大，生产效率较低，管子质量 较高。 管材加工工艺方法比较 5 二、各种生产方法介绍 （一）热轧管 1 1 简介 热轧无缝管是将经过加热的实体锭坯轧制成周边无接缝的空心 管体的管材生产工艺。用热轧方法可以生产碳钢、合金钢、高合金钢 和部分有色无缝管，外径范围为 1616 16001600mm,mm,壁厚为 2 2 200mm200mm。除 圆断面管外还有各种异形断面管和变断面管。热轧无缝管除作为成品 管外还可作为冷拔、冷轧管的管料（见管材冷轧冷拔）。用热轧法生 产的无缝管占无缝管产量的 80%80%- - 90%90% 热轧无缝管的主要工序有管坯准备（包括切断和清理缺陷） 、定 心、管坯

5、穿孔、毛管轧制、荒管精轧等。石油地质管还要经过管端加 工工序。在管坯穿孔工序中，由于穿孔方法的不同，穿孔分斜穿孔（见 二辊斜轧穿孔和三辊斜轧穿孔）、菌式穿孔机穿孔、压力穿孔和推轧 穿孔等。穿孔后的毛管按轧管方法的不同分自动轧管机轧管、 管材斜 轧延伸、周期式轧管机轧管、连续轧管机轧管和顶管。荒管通过精轧 得到各种热成品管。精轧的方式包括管材均整、管材定径、管材减径 和管材热扩径等。 如需要获得尺寸精度高、表面粗糙度低、综合力学性能好的管材 以及薄壁管材，则必须采用冷加工方法生产，管材冷加工有冷轧、冷 拔、冷减径和冷旋压等。 2.2. 现代热轧管的工艺流程:管材加工工艺方法比较 6 合格管坯一测

6、长称重一孔一延伸轧管一定心（或没 有）一高压水除鳞一穿孔一延伸轧管 3.3. 基本工序: 热轧管用的管坯有铸锭、连铸坯、轧坯、锻坯和空心铸坯。热轧 管的基本工序是：. .在穿孔机上将锭或坯穿成空心厚壁毛管。管坯 穿孔的方法又分二辊斜轧穿孔、压力穿孔、推轧穿孔、三辊斜轧穿孔 等。. .在延伸机上将毛管轧薄，延伸成为接近成品管壁厚的荒管。 毛管延伸即毛管轧制的方法有：自动轧管机轧管、连续轧管机轧管、 三辊和二辊轧管机斜轧、周期式轧管机轧管、顶管机顶管。 . .荒管 在精轧机上精轧成成品管。荒管精轧包括以改善质量为目的的管材均 整和管材定径以及以扩大产品规格为目的的管材减径和管材热扩径。 4.4.

7、各种热轧管机组比较（定径 I再加热 高压水除鳞 张力减径 *冷却一精整一检查 管材加工工艺方法比较 7 表2各种热轧管机组比较 机组名称 特征 产品尺寸伽 适合钢种 备注 外径 壁厚 碳钢 低合金 钢 含铬9% 的钢 不锈钢 自动轧管机 组 1.产品范围广；2.生产效率中等；3.可生产低合金和部分 不锈钢管；4.产品尺寸精度不高；5.使用的原料为圆坯， 采用推轧穿孔时用方坯。 25 660 （斜轧穿孔） 165440 （推轧穿孔） 260 5.5 40.5 大量生 产 大量生 产 可以生产 不易生 产 生产小口径管设减径机； 生产 大口径管设二次穿孔机以及 扩径机 连续轧管机 组 1.生产效率

8、很咼；2.管子内表面质量好；3.壁厚不均小； 4.自动化程度高；5.使用圆坯或方坯；6.为大量发展的机 组。 34 168 （斜轧穿孔） 48 426 （推轧穿孔） 225 335 大量生 产 大量生 产 可以生产 很少生 产 带限动芯棒的连续轧管机组 得到了大量发展 三辊斜轧管 机组 1.适合制造高精度管，生产效率低；2.内外表面质量好； 3.壁厚不均小；4.采用特朗斯瓦轧机可生产较薄管，多 为生产厚壁管。 21 240 10(3)50 大量生 产 大量生 产 可以生产 可以生 产 多设纵轧减径机和斜轧定径 机，采取毛管尾端预先减薄， 可轧制D/S30的薄壁管 二辊斜轧机 组 1.适合生产咼

9、尺寸精度管；2.生产效率较低；3.管子内 表面质量好；4.壁厚不均小；4.使用圆坯 34 219 830 大量生 产 大量生 产 可以生产 可以生 产 有狄舍尔和改进型狄舍二辊 轧机、拉力芯棒斜轧延伸机等 周期式轧管 机组 1.适合制造大口径管；生产效率较低； 2.能生产愤形管 和长管；3.内表面质量较好；4.对管坯要求低，可使用 钢锭直接轧成管 165457 (700) 5.680 大量生 产 大量生 产 可以生产 很少生 产 已少建设 顶管机组 1.一般用于制造中小直径管，有的国家用于制造大直径 管；2.生产效率较高；3.新使用方坯或圆坯；4.机组使用 圆坯（CPE机组）斜轧穿孔 17 2

10、19 2101070 2.5 11 27 198 大量生 产 大量生 产 可以生产 很少生 产 发展斜轧穿孔-延伸（CPE）机 组 管材加工工艺方法比较 8 （二）热挤压（资料较少） 空心锭正向挤压时，由于被挤压金属同穿孔针之间存在摩擦力, 减少了内层金属的超前流动，金属流动比较均匀。此外，锭坯中心为 穿孔针占据，不会产生挤压缩尾。在管材生产中，穿孔挤压仍存在较 大的局限性，多适用于挤压管坯毛料和挤压熔点较低的合金管材， 且 只适用于短锭、高温、慢速挤压工艺。 （三）冷加工 在冷轧冷拔机组上在室温下用轧制和拉拔方式对管材进行的冷 加工，属于热轧管（包括热挤压的管材）和焊接管的深度加工。它可 以

11、获得直径更小、壁厚更薄、尺寸精度更高、表面粗糙度更低和恨不 能更好以及多种断面形状的管材。用冷拔法可生产直径 0.20.2765 765 m 和壁厚 0.015 0.015 50 50 mmmm 的各种管材，用冷轧法可生产直径 4 4450 450 mmmm 和 壁厚 0.030.0335 35 m 的各种管材。 2.2. 基本工序 依据金属的加工性能、管材尺寸、质量要求以及投资和效益来选 择不同的加工方法及相应的辅助工序，冷轧冷拔管的基本工序有：. . 管料供给，所用管料为热轧成品管或半成品管、挤压管以及焊接管; . .管料，包括检查、打捆、酸洗、清洗、冲洗、中和、烘干、涂润 滑剂等；. .

12、冷加工（冷轧或冷拔）；4.4.成品精整包括成品热处理、矫 直、取样、切头尾、检查（人工检查和各种探伤）、水压试验、涂油、 包装、入库等。不同的产品精整内容有所差异。 3.3. 加工特点 冷加工的特点是管料从投入到加工成成品通常要经过多次冷并 产生加工硬化，因而整个生产过程由多个准备工序和变形工序组成, 且具有往复循环的特点，因而工序多，生产周期长、金属消耗较大, 生产效率较低，一般生产规模均不大。 冷拔与冷轧相比较，冷轧的优点是道次变形量大，加工道次少, 生产周期短和金属消耗小。缺点是工具制造较多，变更规格不方便, 生产灵活性差，设备投资高及维护较复杂；由于是周期轧制，轧制时 间长，生产力较低

13、，能耗高。冷拔的优点是生产力较高，生产中变规 格方便，灵活性大，设备和工具制造简单国；管材加工工艺方法比较 9 缺点是道次变形量小, 加工道次多，生产周期长，金属消耗大。 4.4. 管材冷拔的常规方法: (1).(1).无芯棒拔管，用于只减小管子外径。 .不动短芯棒拔管，适用于同时减小管子外径和壁厚；这种方 法由于芯棒固定，且使用固定外模，摩擦阻力大，拔制力大，道次变 形量小；优点是拔制方法简单，故被广泛应用。 .浮动芯棒拔管，常用于卷筒拔管，能生产很长的管子(100m 100m 以上)。浮动芯棒拔制时拔制力较小，可提高道次变形量；由于不存 在拉杆的限制，可带芯棒拔制直径很小的管子。 .长芯棒

14、拔管，拔管时由于芯棒同管子一起运动，基本上消除 了芯棒上的摩擦阻力，因而可降低拔制力和增加道次变形量； 芯棒运 动还可降低管子内表面粗糙度；长芯棒拔管的缺点是对芯棒要求严 格，且拔后要脱棒。 (5).(5).扩径拔管，管子壁厚减小，直径增大，管长有些缩短；扩径 拔管时，管子固定不动而拉杆带动芯棒从管内通过。 以上是常规冷拔管的方法，为了克服它们的缺点，不断研究出以 下一些拔管方法: .圆锥芯棒拔管，同一般短芯棒相比拉打力小。 .半连续和连续拔管。各种直线式拔管机都是间歇工作的，拔 完一根管后需要等待小车返回才能拔下一根管，因此研究出半连续和 连续式拔管。 ( (四) )焊接管 焊接管是将金属板

15、带先冷弯成要求的形状和尺寸， 再以适当的焊 接方法焊合接缝而成。焊接管主要用于流体输送，常经镀锌。 与无缝管相比，焊管的壁厚均匀性好，表面粗糙度小，同样的规 格和钢种，焊管的价格便宜。但焊管的焊缝及其热影响区的力学性能 和其它物理性能比本体差，致使其使用范围受到一定限制，一般主要 用作流输送管和结构管等。随着焊接技术和焊缝热处理技术的提高以 及采用焊管机后再加热和张力减径工艺，基本管材加工工艺方法比较 10 上消除了焊缝和热影响 区性能差的缺点并可扩大机组产品规格，现在焊接管已经部分取代无 缝管，用作锅炉管和油井管等。 焊管的焊缝有直焊缝和螺旋焊缝两大类。管材加工工艺方法比较 11 2 2.焊

16、管的主要工艺方法 焊管按生产方法分有炉焊管、连续成形电焊管、 UOEUOEfe 焊管、辊 式弯板电焊管、螺旋成形电焊管等。 连续炉焊是将带坯在管坯连续加热炉中加热， 使其边缘加热到焊 接温度，然后出炉在辊式连连续成形机中成形、 对接焊缝、压焊成管。 主要用于生产低碳钢和低合金钢。 连续电焊是将板带在正常情况下冷状态下先卷成要求形状和尺 寸的管筒，然后选用合适的电热源将管筒边缘加热到焊接温度， 对接 焊缝，施压力焊接成管。连续电焊的焊接方法有：高频电焊、埋弧焊、 惰性气体保护电弧焊（主要用于高合金钢和合金材料管）、直流电焊和 方波电焊（主要用于小口径薄壁）、电子束焊和等离子焊（适用于高熔 点材料

17、）等。 非连续电焊主要用于大口径厚壁管生产。 板、带坯用一定方法冷 弯成管筒后，先在线用自动电焊或高频电阻焊预焊管缝定位， 切成定 长，再送往下工序用埋弧焊焊接内外焊缝-本焊。一般一条预焊线 与多条本焊线组合，采取流水作业以保持高生产率。 焊管的主要生产方法和产品规格范围见表 3 3。管材加工工艺方法比较 12 表3焊管的主要生产方法和产品规格范围 类别 生产方法 基本工序 产品规格范围 成形 焊接 外径伽 壁厚/伽 直缝焊 管 连续炉焊机组 将带坯在管坯连续加热炉中加热， 使其边缘加热 到焊接温度，然后出炉在辊式连连续成形机中成形、 焊接 21.7 114.2 1.9 8.6 连续成形电焊

18、机组 辊式连续成形机 高频电阻与感应焊惰性气 体保护电弧焊 12.7-508 0.8 14.0 连续排辊成形机 高频电阻与感应焊、埋弧 焊、惰性气体保护焊 4001200 6.0 22.2 履带式连续菜机 高频电阻与感应焊、埋弧 焊、惰性气体保护焊 20 150 0.5 3.5 UOE电焊机组 UO压力成形机 埋弧焊、惰性气体保护焊 4001625 6.0 40.0 辊式弯板电焊 机组 辊式弯板成形机 埋弧焊、惰性气体保护焊 3004064 4.5 50.0 螺旋焊 管 螺旋成形电焊 机组 连续螺旋成形机 埋弧焊、惰性气体保护焊 3003660 3.2 25.4 管材加工工艺方法比较 13 三、管材变径工艺方法简介 管材减径：在多机架的减径机中对荒管进行的不带芯棒的连轧工 序。管材减径的目的在于减小管径、提高尺寸精度和扩大品种。管材 减径分热减径和冷减径两种，热减径分带张力减径和不带张力减径两 种。 1 1.管材冷减径 室温下减小管材直径的工序，其变形过程与热减径类似。冷减径 的基本特点是变形时轧件横截面的稳定性好， 不易出现轧折。 2 2.管材张力减径 在多机架的减径机中对空心荒管进行的不带芯棒、 带张力的热连 轧工序，目的是获得既减径又减壁的成品管材。因此，在