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①热轧无缝钢管主要生产工序(△主要检验工序):管坯准备及检查△→管坯加热→穿孔→轧管→钢管再加热→定(减)径→热处理△→成品管矫直→精整→检验△(无损、理化、台检) →入库②冷轧(拔)无缝钢管主要生产工序:坯料准备→酸洗润滑→冷轧(拔)→热处理→矫直→精整→检验一般的无缝钢管的生产工艺可以分为冷拔与热轧两种,冷轧无缝钢管的生产流程一般要比热轧要复杂,管坯首先要进行三辊连轧,挤压后要进行定径测试,如果表面没有响应裂纹后圆管要经过割机进行切割,切割成长度约一米的坯料。然后进入退火流程,退火要用酸性液体进行酸洗,酸洗时要注意表面是否有大量的起泡产生,如果有大量的起泡产生说明钢管的质量达不到相应的标准。外观上冷轧无缝钢管要短于热轧无缝钢管,冷轧无缝钢管的壁厚一般比热轧无缝钢管要小,但是表面看起来比厚壁无缝钢管更加明亮,表面没有太多的粗糙,口径也没有太多的毛刺。热轧无缝钢管的交货状态一般是热轧状态经过热处理后进行交货。热轧无缝钢管在经过质检后要经过工作人员的严格的手工挑选,在质检后要进行表面涂油,然后紧接着是多次的冷拔实验,热轧处理后要进行穿孔的实验,如果穿孔扩径过大就要进行矫直矫正。在矫直后再由传送装置传送到探伤机进行探伤实验,后贴上标签、进行规格编排后放置到到仓库当中。圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径(或减径)→冷却→矫直→水压试验(或探伤)→标记→入库 无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管的规格用外径*壁厚毫米数表示。热轧无缝管外径一般大于32mm,壁厚2.5-200mm,冷轧无缝钢管外径可以到6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外径可到5mm壁厚小于0.25mm,冷轧比热轧尺寸精度高。一般用无缝钢管是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合结钢热轧或冷轧制成的。10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。45、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件,如汽车、拖拉机的受力零件。一般用无缝钢管要保证强度和压扁试验。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货;冷轧以热处理状态交货。热轧,顾名思义,轧件的温度高,因此变形抗力小,可以实现大的变形量。以钢板的轧制为例,一般连铸坯厚度在230mm左右,而经过粗轧和精轧,终厚度为1~20mm。同时,由于钢板的宽厚比小,尺寸精度要求相对低,不容易出现板形问题,以控制凸度为主。对于组织有要求的,一般通过控轧控冷来实现,即控制精轧的开轧温度、终轧温度.圆管坯→加热→穿孔→打头→退火→酸洗→涂油(镀铜)→多道次冷拔(冷轧)→坯管→热处理→矫直→水压试验(探伤)→标记→入库。
常规的无损检测方法有:射线检测、磁粉(或漏磁)检测、渗透检测、超声波检测、涡流检测。
1 射线检测(RT)应用早的一种无损检测的方法,被广泛用于金属和非金属材料及制品的内部缺陷检验,至少有50多年的历史。其有无可比拟的独特优越性,即检验缺陷的正确性、可靠性和直观性,且得到的射线底片可用于缺陷的分析和作为质量凭证存档。但这种方法也存在着设备较复杂、成本较高的缺点,并应注意对射线的防护。
2 磁粉检测(MT)或漏磁检测(EMI)其检测原理是基于铁磁性材料在磁场中被磁化后,材料或制品的不连续处(缺陷处)产生漏磁场,吸附磁铁粉(或用检测元件检测)而被显现(或在仪器上显示出来)。所以此法只能用于铁磁性材料或制品的表面或近表面缺陷检验。
3 渗透检测(PT)包括荧光、着色两种。由于它设备简单,操作方便,是弥补磁粉检测不足的检验表面缺陷的有效方法。它主要用于非磁性材料的表面缺陷检验。
荧光检验的原理是将被检制品浸入荧光液中,因毛细管现象,在缺陷内吸满了荧光液,除掉表面液体,由于光致效应,荧光液在紫外线的照射下发出可见光而显现缺陷。
着色检验的原理与荧光检验的原理相似。都是不需要专门设备,只是用显像粉将吸附在缺陷内的着色液吸出零件表面而显现缺陷。
4 超声波检测(UT)这种方法是利用超声振动来发现材料或制件内部(或表面)缺陷的。根据超声振动的不同调制方法,可以划分为连续波和脉动波;根据不同的振动和传播方式又可分为纵波、横波、表面波和兰姆波4种形式在工件中传播;根据声波的发射和接受条件的不同,又可分为单探头和多探头法。
5 涡流检测(ET)涡流检测的原理是交变的磁场在金属材料内产生相同频率的涡电流,用这种涡电流的大小与金属材料的比电阻间的关系变化来检测缺陷的。当金属材料表面有缺陷时(如裂纹),该处的比电阻便因缺陷的存在而增大,与其相关的涡电流便相应地减小,其微小变化的涡电流经放大后用仪表指示出来,便可显现缺陷的存在与大小。
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钢管(Steel pipe)是用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器,也是一种经济钢材。钢管生产技术的发展开始于自行车制造业的兴起、19世纪初期石油的开发、两次世界大战期间舰船、锅炉、飞机的制造,第二次世界大战后火电锅炉的制造,化学工业的发展以及石油天然气的钻采和运输等,都有力地推动着钢管工业在品种、产量和质量上的发展。钢管按生产方法可分为两大类:无缝钢管和有缝钢管,有缝钢管分直缝钢管和螺旋缝焊管两种。
继周期轧管工艺之后,世界上又先后出现了多种轧管工艺。其中包括艾哈德轧管、自动轧管、狄塞尔轧管、三辊轧管、热挤压管、连续轧管、冷拔(轧)管、热扩管等8种轧管工艺。现分别予以介绍。
1 艾哈德(Ehrhardt)轧管工艺
艾哈德于1891年发明水压冲孔工艺以生产冲孔杯状坯,并于1899年完成用芯棒将冲孔坯顶推通过一系列直径逐渐缩小的圆环以生产无缝钢管的方法。通常又称为顶管工艺。
现今特大口径无缝钢管仍采用顶管法生产,直径可达1 066 mm,20世纪80年代,曼内斯曼公司将此工艺发展为CPE工艺,主要生产中小直径无缝钢管。2 自动轧管工艺
斯蒂弗尔(Stiefel)1895年获得盘式穿孔机的专利后,台自动轧管机于1903年在美国投产,1905年采用均整机的自动轧管机组诞生。自动轧管机又称为斯蒂弗尔轧管机。之后,自动轧管机一度成为生产无缝钢管的主要机组。
3 狄塞尔轧管工艺和Accu Roll轧管工艺
Sam Diescher首先构思将旋转导盘引入二辊斜轧机代替原先的导板,以进行延伸轧管,并于1932年诞生台狄塞尔(Diescher)轧管机。半个世纪之后,美国AS公司首先将锥形辊引入斜轧管机并获得专利,1989年世界上台Accu Roll轧管机在我国烟台投入生产。
4 三辊轧管工艺
这是一种三辊斜轧管工艺,毛管在芯棒与3个辊之间被辗轧延伸,三辊轧管机又称阿塞尔(Assel)轧管机。
5 热挤压管工艺
早在曼内斯曼兄弟发明斜轧穿孔前,就已经有了采用热挤压铝材的工艺来生产无缝钢管的专利。但只是在20世纪50年代成功采用玻璃润滑剂之后,钢管的热挤压工艺才获得真正的应用和快速发展。现代热挤压钢管工艺主要用于高合金难变形管材及异型管材的生产。
6 连续轧管工艺
早在1891年美国凯洛格(Kellogg)钢管厂就已获得连续轧管机的专利。但由于众多的技术原因,这一工艺并未获得真正成功。直到20世纪50年代这种工艺才获得巨大发展,并以其高产能、率、高质量逐渐成为生产无缝钢管的主导轧机。
纵观上述多种轧管工艺,它们诞生在不同时期,经不断改进并发展自身的特点,以满足市场对产品的规格、品种、质量和不同批量的要求。并在不同时期,陆续形成各种无缝钢管生产方式。目前三辊行星轧管机(PSW)及穿孔机轧管工艺(CPS)的研制与开发,表明世界上仍在继续探索新的轧管工艺。
7 冷拔(轧)管工艺
为了扩大、补充及提高热轧无缝钢管的品种和质量,所采用的管材二次加工技术——冷拔(轧)及热扩管工艺亦得到相应发展。
早在热轧无缝钢管生产方法采用之前,冷拔工艺就已经用于焊管的二次加工。冷轧工艺是由美国Tabl Reduing公司于1931年获得专利,采用类同周期轧管机的变形工艺(机架往复运动,多道次变形),因此又称为冷皮尔格轧管机。
采用冷拔(轧)方法不仅可以生产热轧方法难以生产(或不经济)或无法生产的规格品种及高质量要求的产品,而且也可采用穿轧毛坯代替热轧生产小规格钢管及高质量的特殊品种(如轴承管、不锈钢管等)。目前我国冷拔(轧)产品占无缝钢管总产量的20%左右,远高于美国、日本、俄罗斯等国的产量。
8 热扩管工艺
热扩管工艺是生产大口径无缝钢管的主要方法,分辊式(斜轧)、拉扩式和推制式3种形式。辊式扩管扩径可达1 500mm,适合于规模生产;而推制式扩管设备简单,投资少,产量低,仅适合于小批量生产。
我国现有无缝钢管热轧成品机组36套,另有多套冷轧(拔)管机组。其中热轧管机组包括连轧管机组、自动轧管机组、周期轧管机组、精密轧管机组(Accu Roll)、圆盘轧管机组(Diescher)、三辊轧管机组、扩管机组、顶管机组及挤压管机组等九大类。也进行过三辊行星轧管机的工业性试验。还有100多台(套)生产无缝毛管的设备(主要是穿孔机),较之世界上任何一个的生产机组都多,可谓世界上无缝钢管生产机组的博物馆。
现今热轧无缝钢管生产的基本工艺是:坯料准备→加热→穿(冲)孔→ 再加热轧管→定径→精整、检查、测试(冷却、矫正、切(锯)头、取样、探伤、水压、测重称重、防腐等)→包装入库。
其中主要热变形工序是穿(冲)孔、轧管及定(减)径。穿(冲)孔主要是将实心管坯变成中空的荒管;轧管主要是减壁及控制壁厚,亦是纵向延伸变形的主要工序;定(减)径主要是减径及控制外径,同时也可调整壁厚(张力减径)。
由于轧管工序不仅是轧管纵向变形的主要工序,而且对壁厚控制,表面质量,以至整个机组的生产效率都起着至关重要的作用。因而人们已习惯于将轧管工序的名称称为该机组的型式,如连轧管机组、自动轧管机组、精密轧管机组等。
由于对无缝钢管质量的高要求及热轧钢管机组、快速发展,促使钢管精整工艺和设备进一步发展及现代化。步进式冷床、多辊式钢管矫直机、切管机及排管锯、快速铣头倒棱机、自动测长、称重、喷印及机械化捆扎装置等相继出现并广泛应用。而相关技术的发展,特别是连铸圆坯工艺的日趋成熟以及在线检测、自动控制技术的运用更加推动了无缝钢管生产技术的发展。对产品的更高质量要求及专用管材还需进一步进行热处理(正火、退火、调质等)和机加工(车丝扣、扒皮、磨光、端部加厚等)。
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