CN101358667A - 大口径无缝化钢管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大口径无缝化钢管的制造方法，该方法选用外径Φ508mm～Φ610mm的直缝焊接钢管作为母管，处理成无缺陷的母管，经过至少一个道次的热扩径成为外径Φ620mm～Φ1400mm的荒管，进行冷扩径矫直成为外径Φ630mm～Φ1422mm的粗品钢管，最后对粗品钢管进行管端加工、水压试验、管端探伤和管体探伤、测长称重、喷印涂油等精整加工后得到成品大口径无缝化钢管。该方法不但可以生产出无焊缝存在的大口径无缝化钢管，取代直缝埋弧焊管(UOE和JCOE)，而且成本较低，生产效率高，产品可直接用于石油天然气输送。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢管的制造方法，具体地讲，涉及一种大口径无缝化钢管的制造方法，属于钢铁冶金领域。
背景技术
大口径无缝钢管指的是外径为Φ630mm～Φ1422mm，壁厚为6mm～25.4mm，长度为6000mm～12000mm的钢管，主要是包括螺旋埋弧焊管、直缝埋弧焊管、卷板机对接焊管。其中卷板机对接焊管的成型质量差、钢管外径精度差，焊缝多且效率低，不适合大批量生产。螺旋埋弧焊管的生产效率为1.0～2.0米/分，但由于焊缝的长度是直缝埋弧焊管的1.5～2.5倍，焊口易错边，管子的残余应力大，且无法用冷扩径的方式来消除，因此，螺旋埋弧焊管只用于压力较低或不重要地区的油气输送。目前我国的西气东输二期工程大量使用的是直缝埋弧焊管。直缝埋弧焊管主要包括UOE钢管和JCOE钢管，无论是UOE钢管还是JCOE钢管，其直缝埋弧焊管生产线使用的原材料都是宽厚板，其价格非常高，一般为9000～9500元/吨。
目前，ERW(直缝焊接钢管)因加工工艺简单、成材率高、加工成本低、产品质量稳定等优势，得到了越来越广泛的应用。ERW直缝焊接钢管是以钢卷作为原料，经过成型、高频焊接成为焊管。原材料特别丰富且价格低，同样材质的热轧卷板价格约为5900～6200元/吨，比宽厚板低2500～3000元/吨。若用热轧卷板作为原料，生产大口径的钢管，在原材料的价格上具有明显优势。热扩径方法一般是用于生产中小直径的管件弯头的生产，也有个别企业使用中小口径的无缝管进行热扩径，生产稍大直径的无缝管，目前国内能生产的最大外径Φ460mm，经过热扩径的最大规格为外径Φ810mm，壁厚10～40mm。目前还没有经过热扩径生产直径大于Φ1016mm的大口径无缝化钢管。
发明内容
本发明的目的是提供一种大口径无缝化钢管(外径Φ630mm～Φ1422mm)的制造方法，该方法不但可以生产出无焊缝存在的大口径无缝化钢管，取代直缝埋弧焊管，而且成本较低，生产效率高，产品可直接用于石油天然气输送。
本发明的目的是这样实现的，大口径无缝化钢管的制造方法，包括以下步骤：
(1)母管的选择和处理：选用外径为Φ508mm～Φ610mm的中口径直缝焊接钢管作为母管，并清除内外毛刺、中频焊缝退火、管体和焊缝探伤，这样做保证了ERW焊管的质量，从而使得原材料的来源能够保证，另外，为了保证成品管的长度，一般都使用较长的ERW焊管作为母管；
(2)热扩径：将母管用中频感应加热至930℃以上，通过至少一个道次的热扩径，成为外径Φ620mm～Φ1400mm的荒管，每一道次扩径率为120％～180％；在扩径的生产过程中管子的壁厚变化不大，主要是管子的长度缩短，外径扩大。
(3)冷扩径：将上一步中的荒管冷扩径成为外径Φ630mm～Φ1422mm粗品大口径无缝化钢管，扩径率为101％～102％；这一步的目的在于，由于不均匀的钢管冷却和不均匀的塑性变形，热扩径后管子的弯曲度很大、外径和圆度变化大，不能直接使用，而对于外径为Φ630mm～Φ1422mm的钢管，由于外径与壁厚比大，不能采用常规的斜辊矫直或压力矫直方式来进行矫直，采用冷扩径方式，对热扩径后的钢管进行整圆和矫直，并消除不均匀的残余应力，从而保证了钢管的后续使用。
(4)精整加工：先对上一步中得到的粗品大口径无缝化钢管进行管端加工，首尾两端切割成平齐状态，主要是切除管子头部的不均匀变形部分，保证管子的圆度和壁厚；然后对成品大口径无缝化钢管进行水压试验、管端和管体探伤、测长称重、喷印涂油，得到成品大口径无缝化钢管。在此过程中，对每一根钢管都进行水压试验、试验的压力按管子承受的周向应力为名义屈服强度的60％，并保压10秒钟，以确保管子的耐高压能力。再对管子的管端和管体进行超声波探伤，防止管子内部存在小的裂纹等缺陷。最后对管子进行测长称重喷印涂油等工序，以便成品出厂；
优选地，所说的热扩径的包括两个道次，每一道次的扩径率为130％～145％，所说的冷扩径的扩径率为101.5％～101.6％；
优选地，所说的中口径的直缝焊接钢管的外径为Φ610mm，壁厚为17.5mm，长度为22000mm；荒管的外径为1200mm，壁厚为16.2mm，长度为12500mm；粗品大口径无缝化钢管的外径为Φ1219mm，壁厚为16.0mm，长度为12400mm，所说的热扩径方式为顶推式；
更优选地，所说的热扩径方式为拉拔式。
采用本发明的制造方法生产出来的大口径无缝化钢管与UOE、JCOE大口径直缝埋弧焊管相比，具有如下的优点：
(1)钢管的外形尺寸无论是在长度方向还是圆周方向的壁厚和外径都非常均匀，尺寸精度优于无缝化钢管。
(2)钢管的焊缝已经过多次加热和形变处理，无论是在长度方向还是在圆周方向的组织和性能均匀，与无缝化钢管相同，无论是防腐性能还是耐压性能明显优于UOE和JCOE大口径直缝埋弧焊管。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步地说明。
实施例1 制造外径为Φ1219mm，壁厚为16mm，长度为12000mm的无缝化钢管
(1)母管的选择和处理：选用外径为Φ610mm，壁厚为17.5mm，长度为22000mm的中口径直缝焊接钢管作为母管，并清除内外毛刺、中频焊缝退火、管体和焊缝探伤；
(2)热扩径：采用顶推式扩径方式，将母管用中频感应加热至940℃，内部放置一个扩径芯棒，中频加热感应圈和扩径芯棒固定不动，通过推制主机推动钢管通过扩径芯棒，实现对钢管的扩径，经第一道次中频感应加热推制热扩径成为外径Φ900mm，壁厚16.8mm，长度为16040mm的中间管；经过第二道次热扩径为外径Φ1200mm，壁厚16.2mm，长度为12500mm的荒管；
(3)冷扩径：将上一步中的荒管冷扩径成为外径Φ1219mm，壁厚为16.0mm，长度为12400mm的粗品大口径无缝化钢管；
(4)精整加工：先对上一步中得到的粗品大口径无缝化钢管进行管端加工，首尾两端切割成平齐状态；然后对成品大口径无缝化钢管进行水压试验、管端和管体探伤、测长称重、喷印涂油，得到外径Φ1219mm，壁厚为16.0mm，长度为12000mm的成品大口径无缝化钢管，符合国家质量标准。
实施例2制造外径为Φ1240mm，壁厚为20mm，长度为12000mm的无缝化钢管
(1)母管的选择和处理：选用外径为Φ610mm，壁厚为17.5mm，长度为22000mm的中口径直缝焊接钢管作为母管，并清除内外毛刺、中频焊缝退火、管体和焊缝探伤；
(2)热扩径：采用拉拔式扩径方式，将母管用中频感应加热至945℃以上，内部放置一个扩径芯棒，钢管固定不动，中频加热感应圈移动与扩径芯棒同时移动，扩径芯棒在拉拔主机的拉动下实现对钢管管体的扩径，经第一道次中频感应加热推制热扩径成为外径Φ1000mm，壁厚20.8mm，长度为16500mm的中间管；经过第二道次热扩径为外径1215mm，壁厚20.2mm，长度为12500mm的荒管；
(3)冷扩径：将上一步中的荒管冷扩径成为外径Φ1240mm，壁厚为20mm，长度为12400mm的粗品大口径无缝化钢管；
(4)精整加工：先对上一步中得到的粗品大口径无缝化钢管进行管端加工，首尾两端切割成平齐状态；然后对成品大口径无缝化钢管进行水压试验、管端和管体探伤、测长称重、喷印涂油，得到外径Φ1240mm，壁厚为20mm，长度为12000mm的成品大口径无缝化钢管符合国家质量标准。
Claims (5)
1、大口径无缝化钢管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)母管的选择和处理：选用外径为Φ508mm～Φ610mm的中口径直缝焊接钢管作为母管，并清除内外毛刺、中频焊缝退火、管体和焊缝探伤；
(2)热扩径：将母管用中频感应加热至930℃以上，通过至少一个道次的热扩径，成为外径Φ620mm～Φ1400mm的荒管，每一道次扩径率为120％～180％；
(3)冷扩径：将上一步中的荒管冷扩径成为外径Φ630mm～Φ1422mm粗品大口径无缝化钢管，扩径率为101％～102％；
(4)精整加工：先对上一步中得到的粗品大口径无缝化钢管进行管端加工，首尾两端切割成平齐状态；然后对成品大口径无缝化钢管进行水压试验、管端和管体探伤、测长称重、喷印涂油，得到成品大口径无缝化钢管。
2、根据权利要求1所述的大口径无缝化钢管的制造方法，其特征在于，所说的热扩径的包括两个道次，每一道次的扩径率为130％～145％，所说的冷扩径的扩径率为101.5％～101.6％。
3、根据权利要求2所述的大口径无缝化钢管的制造方法，其特征在于，所说的中口径的直缝焊接钢管的外径为Φ610mm，壁厚为17.5mm，长度为22000mm；荒管的外径为1200mm，壁厚为16.2mm，长度为12500mm；粗品大口径无缝化钢管的外径为Φ1219mm，壁厚为16.0mm，长度为12400mm。
4、根据权利要求1-3中任一权利要求所述的大口径无缝化钢管的制造方法，其特征在于，所说的热扩径方式为顶推式。
5、根据权利要求4所述的大口径无缝化钢管的制造方法，其特征在于，所说的热扩径方式为拉拔式。
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