宝钢ERW610焊管机组的技术先进性分析（五篇范文）

第一篇：宝钢ERW610焊管机组的技术先进性分析

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X42~X80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Ф406.4 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Ф219.1~610 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Φ406 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),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1 800 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(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,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,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X42~X80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Ф406.4 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Ф219.1~610 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Φ406 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),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1 800 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(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,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。

第二篇：螺旋焊管机组工艺

螺旋焊管机组工艺

作者：螺旋焊管设备编辑部

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发布时间：2010-09-07

螺旋焊管：是将低碳碳素结构钢或低合金结构钢钢带按一定的螺旋线的角度（叫成型角）卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成，它可以用较窄的带钢生产大直径的钢管。螺旋焊管主要用于石油、天然气的输送管线，其规格用外径*壁厚表示。螺旋焊管有单面焊的和双面焊的，焊管应保证水压试验、焊缝的抗拉强度和冷弯性能要符合规定。

螺旋焊管工艺流程 ：

开卷——上卷——校平——对接焊——铣边——成型——内焊——外焊——切管——破口——后续焊——水压试验

螺旋焊管质量检验工艺如下：

原材料检验——校平检验——对接焊检验——成型检验——内焊检验——外焊检验——切管检验——超声波检验——坡口检验

——外形尺寸检验——X射线检验——水压试验——最终检验

为保证产品质量，我们制定了完善的质量计划，现场工作程序及检验、试验计划。针对以上要求，我们着重抓好以下二方面的工作：

·严格打砂工作程序以保证除锈质量，并在1小时内完成内外底漆的喷涂，这是保证防腐质量的根本。

·在制定防腐工艺时我们特别要求玻璃丝布首先浸透环氧煤沥青涂剂，半机械滚缠，并对玻璃丝布由人工用滚筒推平的方法操

作，以保证外涂层的均匀细密。

·内外防腐的管子，放在露天堆场达4个月检验，内涂层没有黄色麻点等不良现象，外防腐层电火花试验仍可达10千伏的要求

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第三篇：最新螺旋焊管焊接技术

最新螺旋焊管焊接技术

从焊接技术而言，螺旋焊管与直缝钢管的焊接办法共同，但直缝焊管不可避免地会有许多的丁字焊缝，因而存在焊接缺点的机率也大大提高，并且丁字焊缝处的焊接剩余应力较大，焊缝金属往往处于三向应力状况，增加了发作裂纹的可能性。

并且，依据埋弧焊的技术规则，每条焊缝均应有引弧处和熄弧处，但每根直缝焊管在焊接环缝时，无法到达该条件，由此在熄弧处可能有较多的焊接缺点。

螺旋焊管管子在接受内压时，通常在管壁上发作两种首要应力，即径向应力δY和轴向应力δX。

焊缝处组成应力δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2，其间，α为螺旋焊管焊缝的螺旋角。螺旋焊管焊缝的螺旋角通常为50-75度，因而螺旋焊缝处组成应力是直缝焊管主应力的60-85%。在一样工作压力下，同一管径的螺旋焊管比直缝焊管壁厚可减小。

依据以上特色可知：

A螺旋焊管发作爆炸时，因为焊缝所受正应力与组成应力比较小，爆炸口通常不会起源于螺旋焊缝处，其安全性比直缝焊管高。

B.当螺旋焊缝邻近存在与之相平行的缺点时，因为螺旋焊缝受力较小，故其拓展的危险性不如直焊缝大。

C.因为径向应力是存在于钢管上的最大应力，所以焊缝处于笔直应力这一方向时接受最大载荷。即直缝接受的载荷最大，环向焊缝接受的载荷最小，螺旋缝介于二者之间。

第四篇：2014年7月份我国国内焊管市场走势分析

目前来看，我国焊管市场上游成本支撑力度不足，下游需求释放受阻，产量又居高不下；在缺少利好刺激的情况下，焊管市场将在短期内保持弱势行情。

1、焊管价格将延续弱势行情：

近期我国出台多项“微刺激”政策，包括加快铁路投资、棚户区改造、向小微企业增加支持力度、出台稳定外贸增长政策等，虽然国内经济有短期企稳迹象，但整体上依旧低迷，并未能改变市场对经济通缩的预期，焊管等大宗商品价格也持续弱势盘整。粗钢产量高位徘徊，焊管市场需求不振，加上钢铁行业信贷收紧，铁矿石等原材料价格下滑，焊管市场整体上大环境仍偏弱。受上述种种不利因素影响，市场悲观心态依旧浓郁，焊管价格将延续弱势行情。

2、通过加大产量来降低生产成本：

焊管市场为了留住市场占有率，通过加大产量来降低生产成本，因此，尽管近一段时间以来管厂生产利润空间微薄，但并无明显减产计划。短期焊管供给压力也难以明显减轻，而持续下降的社会库存对焊管市场价格仍会持续一定支撑，也可以缓解商家的资金压力。

3、上游钢坯、带钢市场延续弱势：

上游钢坯、带钢市场延续弱势，使得焊管市场悲观情绪加重，受此影响，大部分地区焊管出厂价格小幅下调。沧州联沣钢管（声测管厂家***）表示，从目前季节性的需求不足情况来看，价格上涨尚有难度。尽管部分地区在带钢采购受阻的情况下，管厂焊管现货资源并不充足，但出厂价格也难以维持坚挺。

4、需求淡季影响焊管市场：

从需求端来看，淡季需求不佳是事实，“买涨不买跌”是心理，造成了市场低价抛货现象。如今已经进入传统焊管消费淡季，由于各地逐渐高温，南方将进入梅雨季节，且全国房地产市场持续疲软，焊管的需求或进一步趋淡。但是考虑到包括铁路、水利、棚户区改造等基建类项目仍在加速，有望出现改善，但改善程度相当有限。

从总体来看，今年第三季度焊管价格仍以弱势下行为主。

第五篇：顶管和隧道暗挖施工技术分析

顶管和暗挖施工技术对比分析

管道施工过程中不可避免出现穿越公路、铁路等设施的情况，由于某些地段受管道埋深、地形条件、道路交通等因素制约，一般不宜采取明挖施工或采用明挖施工不经济，顶管和暗挖是目前比较常用的两种施工工艺，但在成都平原地区的管道施工中，该如何进行选择，首先对两种施工工艺的特点进行分析。

1.顶管施工工艺

顶管施工方案的选择，首先应根据管径、土壤类别等合理选择管道顶进的方法，再结合最大顶力等来选择顶进设备及后背结构。顶管技术修建管道总体来说，就是在拟修建管道的两端先修建竖井，然后在竖井之间采用顶管技术，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管道压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成管道，并满足管道的质量技术规范要求。其主要施工步骤为： 1.1基础与导轨安装

基础导轨是安装在竖井内为管子出洞提供一个基准的设备。导轨要求具备坚固、挺直，管子压上去不变形等特征。基础一般选用木枕基础，在方木上直接铺设导轨。1.2顶管后背墙

后背墙土壁应铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直后背墙附加层采用道木，因木材具有伸缩性，顶管顶进时，为防止主顶油缸反复作用会造成木材反复受力，形成疲劳破坏，影响顶进质量，同时也会造成顶进设备损坏在道木前端加设20mm后钢板用以保证靠背稳定性。1.3顶管设备安装

顶管下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。1.4顶进施工

管子下到导轨上，要测量管子中心及前后端的调和，确认合格后方可顶进，头节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。顶进开始时，应缓慢进行，等各接触点部位密合后，再按正常顶进速度顶进。

2.暗挖施工工艺

暗挖施工采用一次衬砌结构型式，支护为钢拱架喷射混凝土结构，初支采用短台阶法施工，先采用超前小导管双液注浆加固上层，然后开挖隧道上拱土方、立拱架、焊纵向连接筋、绑扎钢筋网片、喷射混凝土，上拱和边墙支护施工完成后，再进行底部施工，保证每榀拱架封闭后再时行下一榀施工。具体施工步骤如下： 2.1超前小导管双液注浆

隧道开挖前，在隧道拱部外利用风镐打入Φ32钢制小导管，斜向上插角10°左右，小导管一端加工成尖，端头封严。小导管根据拱架间距布置，搭接长度1m。

2.2土方开挖

采用台阶法开挖，施工顺序为：开挖上台阶土方→支立拱部拱架→喷射混凝土→开挖下台阶土方→支立边墙和底板拱架→喷射混凝土→下一循环。拱部开挖后要尽早封闭，尽量减少顶部土方的悬空时间。2.3钢拱架安装 土方开挖后及时架立钢拱架，钢拱架间距0.5m，安装前应将拱架下虚土及其它杂物清理干净，阍利用激光导向仪控制位置，然后焊接纵向连接钢筋，安装钢筋网片。2.4喷射混凝土

喷射混凝土按试验室给定的配比通知单进行配料施工，混凝土分层喷射，每层7cm左右，每层喷完后及时清理表面结构，使其平整度良好。

3.成都平原地质分析

成都平原的地质构造是在很硬的岩石上覆盖了一层厚厚的以泥土为主的沉积物。据四川深部地球物理资料，盆地基地是硬化程度很高的早前寒武纪花岗石结晶基底，成都平原岩层十分坚硬，之上有杂填土，平均深度约5～7米和沙卵石，平均深度约7～10米。

砂卵石地层作为一种典型的力学不稳定层，其物理力学特性与一般粘性土、黄土、软土以及复合地层等存在较大差别。该地层的主要特点为地层胶结较差、结构松散、自稳能力差、卵石颗粒点对点传力、单个卵石强度高、颗粒之间空隙大、渗透系数大、粘聚力小、内摩擦角大等。

4.砂卵石层地质施工方案选择

4.1施工工艺对比

由于在开挖施工前，实际地质情况无法真正明确判断，特别是砂卵石中卵石粒径无法确定，这给穿越施工带来巨大的质量和安全隐患，根据目前在顶管施工中表现出不少问题，主要有以下几点：

1、地面沉降

地面沉降的根本原因是施工中对土体产生了扰动，进而引起地层损失。地层损失主要是由于超挖、开挖面及管道周围土体塌陷、泥浆流失、管道纠偏以及砂卵石土特定的骨架效应等引起的。在砂卵石层中进行顶管施工，严重的管前塌方和隐蔽在管顶的二次坍塌，是造成地面沉降的主要因素，而暗挖施工具有足够的作业空间，根据地层条件和机械配套情况，能较早使支护闭合，有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。

2、纠偏困难

砂卵石地层后背土体稳定性计算结果显示，后背土体极限承载力不满足顶管 顶进力要求，不能直接作为天然后背墙，需进行加固处理。砂卵石地层顶管顶进方向不易控制，顶进过程中极易发生管道偏离，进而引起地表大面积沉陷;产生偏差纠偏难度大，采取适当的预防及纠偏措施可修正偏差。开挖面稳定性分析结果显示，砂卵石层自稳能力较差，工具管在进出洞口时土体易失稳坍塌，造成工具管进出洞困难。而采用暗挖施工，则可有效避免上述问题。4.2施工工期对比

在砂卵石地质条件下，顶管施工平均进度为4m/天；暗挖施工平均进度为6m/天。4.4结论

根据上述分析对比，建议在砂卵石地质情况下优先选择暗挖施工工艺。