UOE和JCOE管線管的性能和成本分析

1、直縫埋弧焊管的主要成型方法為UO成型法（U成型、O成型、 E擴(kuò)徑）、JCO成型法（鋼板壓成J型、再依次 壓成C型和O型、后 進(jìn)行擴(kuò)徑），作為比較成熟的生產(chǎn)工藝，在國際上已經(jīng)廣泛應(yīng)用， 目前在 我國也均有引進(jìn)。 由于其生產(chǎn)工藝上的差異， 必然導(dǎo)致其產(chǎn)成品性能 的差異，下面重點(diǎn)從產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)方面對 U0和JCOE勺優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行 分析比較。1 、生產(chǎn)工藝（1）UOE的生產(chǎn)工藝流程轉(zhuǎn)爐t精煉t連鑄t厚板t鋼板上料t焊引弧板t銑邊t預(yù)彎邊TU成型O成型T高壓水沖洗T干燥T預(yù)焊T內(nèi)焊T外焊t去除引弧板t焊縫及管端超聲探傷TX光檢查t鋼管擴(kuò)徑t管端焊縫磨平T管端平頭T水壓試驗(yàn)T焊縫及管端超聲探傷T焊縫及管端

2、 X光檢查T倒棱T管端分層及磁粉探傷T剩磁退磁T工廠檢查T稱 重、測長T噴標(biāo)記T上保護(hù)環(huán)T堆放、發(fā)貨。（2）JCOE的生產(chǎn)工藝流程材料復(fù)檢T真空吊T板探T翻板T刨邊T上板T卷曲前半幅鋼板（J成型）T松出T輸入后半幅鋼板 T卷曲后半幅鋼板（C成型） T松出T后彎T預(yù)焊T焊引（熄）弧板T內(nèi)焊T清根T外焊T去引（熄）弧板T超聲波檢驗(yàn)T機(jī)械擴(kuò)徑T水壓試驗(yàn)T機(jī)械修端T超聲波 檢驗(yàn)T管端環(huán)向UT分層檢驗(yàn) TX射線檢驗(yàn)T成品檢驗(yàn)T磁粉檢 驗(yàn)T稱重與測長T外防腐T內(nèi)防腐T標(biāo)記T發(fā)貨。2、 UOE 和 JCOE 的生產(chǎn)工藝不同導(dǎo)致的產(chǎn)品差異從上述兩種生產(chǎn)工藝來看，二者在成型前后的工藝基本相同， 最 大差別在于成

3、型方式上。UOE成型主要由兩步完成：U成型和O成 型。而JCOE成型部分程序分為6個(gè)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)效率大大降低。而 由于成型方式的不同，導(dǎo)致了 UOE和JCOE在直徑、壁厚、外形尺 寸、生產(chǎn)效率、屈強(qiáng)比等方面的差異（如下表）。IJOK和JC（止的對比制管管徑/mil卑厚/uun屈強(qiáng)比產(chǎn)能，萬噸殘親應(yīng)丿J尺寸捕頁生產(chǎn)效率【門卜5m- 14226.4-25.440低高高16.4-61)>0.920離低低2.1 UOE和JCOE產(chǎn)品規(guī)格和生產(chǎn)效率的比較（1）管徑和壁厚JCOE可生產(chǎn)的管徑和壁厚范圍要大于 UOE，這是由兩種產(chǎn)線 的模具及生產(chǎn)工藝決定的。對于 UOE，一套O機(jī)模具只能生產(chǎn)一種 直徑的

4、鋼管，且是二道工序完成成型，對成型機(jī)組壓力要求高，因此 UOE可生產(chǎn)的管徑和壁厚范圍稍小。對于 JCOE，鋼管成型采取的 是折彎機(jī)步進(jìn)方式成型每次彎曲需要的壓力要大大減小，因而對機(jī)組的動(dòng)力要求大大減小。因此在同等機(jī)組壓力的情況下，JCOE可生產(chǎn) 的壁厚范圍要更大，且一套模具可以生產(chǎn)多種管徑的鋼管， 可生產(chǎn)鋼 管的管徑范圍要更大。寶鋼的O成型機(jī)壓力達(dá)到 72000t ,是世界上 壓力最大的O成型機(jī)組之一，生產(chǎn)的壁厚能達(dá)到40mm。從目前國內(nèi) 外的管線鋼技術(shù)發(fā)展來看，高鋼級，薄壁厚是管道發(fā)展的必然趨勢， 西氣東輸二線所用的© 1219鋼管是當(dāng)前最大口徑的鋼管，UOE的生 產(chǎn)能力有足夠大的

5、余量， 因而目前寶鋼 UOE 的管徑和壁厚生產(chǎn)范圍 完全可以滿足管線工程的需要。(2) 生產(chǎn)效率和產(chǎn)能UOE 的生產(chǎn)效率和產(chǎn)能要明顯高于 JCOE ，UOE 大約為 JCOE 的3倍。一 條UOE產(chǎn)線每天可生產(chǎn)鋼管約6公里，JCOE產(chǎn)線每 天只能生產(chǎn)鋼管2公里左右。UOE采用U成型和O成型 兩步即可完 成，而JCOE采用步進(jìn)式彎機(jī)，通常要經(jīng)過2 0多道彎折才能成型， 因此生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 UOE 。 UOE 比較適合生產(chǎn)單一規(guī)格， 大批量 的產(chǎn)品，而 JCOE 比較適合生產(chǎn)多規(guī)格，小批量的產(chǎn)品。因此對于 一些對工期要求較為嚴(yán)格的工程來說 ， UOE 的高生產(chǎn)效率相比 JCOE 有著較大優(yōu)勢。2

6、.2 UOE 和 JCOE 產(chǎn)品性能的差異UOE 與 JCOE 焊管在鋼板原材料方面的要求基本一致， 因而影 響鋼管性能的關(guān)鍵在于鋼管成型方式和焊縫焊接部分。 工藝上的差異 使二者在成品管的殘余應(yīng)力、 外形尺寸精度、 屈強(qiáng)比等方面產(chǎn)生了區(qū) 別。(1)殘余應(yīng)力UOE 和 JCOE 的焊縫均采用直縫埋弧焊焊接方式， 經(jīng)過內(nèi)焊和 外焊兩道工序完成， 焊接工藝上完全一致。 但是二者焊接后的殘余應(yīng) 力有較大差別。UOE成型是連續(xù)變形，在O成型時(shí)，對鋼管整個(gè)圓 周進(jìn)行了壓縮(一般壓縮量為直徑的 0.4 0.5 )，使得沿鋼管 壁厚及圓周方向上的殘余應(yīng)力均勻化， 焊接之后， 再經(jīng)過經(jīng)過擴(kuò)徑工 序加工 ，鋼管

7、內(nèi)的環(huán)向拉應(yīng)力很小，對延長管材的服役壽命十分有 利。而且管子待焊的對邊距離均勻，可以直接進(jìn)行焊接操作，焊后管 體殘余應(yīng)力較小。 JCOE 成型需要多次彎折， 通常需要壓十幾次以上 才能成為O形，成為O形后，仍然存在著各次“折彎”處的轉(zhuǎn)折點(diǎn)； 并且在管子待焊的對邊開口度較大， 一般為 150mm200mm ，需要 通過外力，將接口處擠壓在一起然后才能進(jìn)行焊接， 因而焊后有較大 的殘余應(yīng)力，即使有后期的擴(kuò)徑操作也難以完全消除。(2) 外形尺寸精度寶鋼UOE的O機(jī)最大壓力可達(dá)72000t ,可產(chǎn)生0.43 %的壓縮 量，數(shù)值模擬結(jié)果顯示外形尺寸可以達(dá)到很高的精度。 UOE 鋼管的 內(nèi)徑精度可以通過后

8、期的擴(kuò)徑來實(shí)現(xiàn)。 通常來說，使用機(jī)械擴(kuò)徑可以 達(dá) 到更好的效果，使管道內(nèi)徑均勻一致，從而提高尺寸精度。通常 擴(kuò)徑率一般為直徑的 0.5%1.5 %。而 JCOE 采用步進(jìn)法多次彎曲， 管道截面形狀更接近于多邊形， 圓度較差， 雖然可以通過增加彎折次 數(shù)的方式使管子截面更加接近圓， 然而這必然會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率的大幅 降低。因此 UOE 產(chǎn)成品的外形尺寸精度要明顯好于 JCOE 。(3) 屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比是衡量鋼管安全性的一個(gè)重要因素， 通常來說，鋼管的屈 強(qiáng)比越低，管道的安全性能越高。 在鋼管成型過程中產(chǎn)生包辛格現(xiàn)象， 導(dǎo)致鋼管的屈強(qiáng)比增大， 使成品管的抗側(cè)向彎曲能力降低， 影響管道 的安全性能。對于

9、UOE，在U成型和O成型過程中，U成型的彎曲 應(yīng)變和O成型的周向壓縮導(dǎo)致鋼管成型后以壓縮應(yīng)變?yōu)橹?。在拉伸?樣壓平和拉伸試驗(yàn)過程中，其應(yīng)力方向恰好與O成型階段后的應(yīng)力反 向，產(chǎn)生包辛格效應(yīng)使管體的屈服強(qiáng)度降低； 然而在擴(kuò)徑時(shí)產(chǎn)生了加 工硬化，彌補(bǔ)了包辛格效應(yīng)帶來的強(qiáng)度損失， 最終導(dǎo)致管體的屈強(qiáng)比 略高于鋼板。當(dāng)采用 JCOE 成型時(shí)，鋼板沒有壓縮而是發(fā)生了延展， 擴(kuò)徑時(shí)再次拉伸， 因此管體的屈服強(qiáng)度呈上升趨勢， 造成屈強(qiáng)比上升。 在管子的外形尺寸精度、管體殘余應(yīng)力、生產(chǎn)效率、屈強(qiáng)比方面， UOE 有較大優(yōu)勢； 而從生產(chǎn)鋼管的管徑范圍、 壁厚范圍來看， JCOE 有一定優(yōu)勢。3 UOE 和 JC

10、OE 的生產(chǎn)成本分析(1) UOE和JCOE產(chǎn)線投入成本UOE產(chǎn)線投入費(fèi)用高，一 次性投入成本一般在 30 億元左右 ，模具與生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格為一一對應(yīng) ，模具數(shù)量多，每套模具價(jià)格在 500 萬元左右。 JCOE 產(chǎn)線投入 成本相對較低，一次性投入成本約5億 元，一套模具可對應(yīng)生產(chǎn)多 個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品，需要數(shù)量少，每套模具的價(jià)格在 100 萬元左右。(2) UOE和JCOE的成材率、加工費(fèi)用和產(chǎn)成品價(jià)格比較 鋼管價(jià)格=板材的價(jià)格x加工系數(shù)+加工費(fèi) 由該式可看出， 由于 UOE 和 JCOE 選用的板材完全一致， 價(jià)格差異主要由加工系數(shù)和加工費(fèi)決定。加工系數(shù)取決于加工的成材率， 目前 UOE 和 JCOE 的成材率基本相同， 平均都能達(dá)到為 98 左右， 加工系數(shù)一般取 1.021.05 。加工費(fèi)用 UOE 要高于 JCOE ，目前 UOE 管線管每噸的加工費(fèi)用在 1200 1600 元，比 JCOE 管線管的 加工費(fèi)每噸要高 200 300 元。4 結(jié)論通過 UOE 管線管和 JCOE 管線管從生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)成本的對比 分析，可得到以下結(jié)論：(1) UOE的生產(chǎn)效率高，產(chǎn)能大，而更換模具周期較長，比 較適合生產(chǎn)大批量、 單一規(guī)格的產(chǎn)品； JCOE 生產(chǎn)效率較低， 而一套 模具可對應(yīng)多種規(guī)格，比較適合生產(chǎn)小批量、多規(guī)格的產(chǎn)品。(2) UOE可生產(chǎn)的產(chǎn)品直徑范圍和厚