鍛造鏜孔技術(shù)在大口徑厚壁無縫鋼管生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、技術(shù)交流鍛造鏜孔技術(shù)在大口徑厚壁無縫鋼管生產(chǎn)中的應(yīng)用胡永平，周仲成，崔玉軍（內(nèi)蒙古北方重工集團公司特殊鋼廠，內(nèi)蒙古包頭）摘要：隨著國內(nèi)電力需求的迅猛增長，目前國內(nèi)生產(chǎn)的大口徑厚壁無縫鋼管遠不能滿足市場需求，致使規(guī)格范圍的該類管大部分需進口。內(nèi)蒙古北方重工集團公司特殊鋼廠采用鍛造鏜孔工藝生產(chǎn)出高壓鍋爐用大口徑厚壁無縫鋼管。介紹了該產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝與設(shè)備技術(shù)，對所生產(chǎn)的成品鋼管各項性能的檢測結(jié)果表明，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，各項性能指標達到或超過相關(guān)標準的要求。關(guān)鍵詞：無縫鋼管；大口徑厚壁管；鍛造；鏜孔中圖分類號：!文獻標識碼：!文章編號：（），（，）：，：；前言大口徑厚壁無縫鋼管（以下簡稱大口徑管）是電

2、站鍋爐的重要部件，廣泛應(yīng)用于火電機組、石油化工設(shè)備等。隨著國內(nèi)電力需求的迅猛增長，對大口徑管的需求量大幅增加。目前國內(nèi)生產(chǎn)的大口徑管遠不能滿足市場需求，外徑以上至。內(nèi)蒙古北方重的大口徑管大部分需要進口工集團公司有年生產(chǎn)火炮用大型鍛件的技術(shù)和經(jīng)驗，采用鍛造鏜孔法生產(chǎn)高壓鍋爐用大口徑管是胡永平（，男，副廠長，高級工程師，主要從）事特種鋼材料的冶煉、鍛造和熱處理技術(shù)的研究工作。該公司制管技術(shù)在民品生產(chǎn)上的技術(shù)轉(zhuǎn)化，填補了國內(nèi)鍛造鏜孔技術(shù)生產(chǎn)大口徑管的空白。采用鍛造鏜孔技術(shù)生產(chǎn)大口徑管，在美國和日本均已得到認可。美國制訂了高溫用碳鋼和鐵素體合金鋼鍛造并鏜孔公稱管（標準，日本公司將該工藝列為第二）套生產(chǎn)

3、工藝。生產(chǎn)工藝與設(shè)備采用鍛造鏜孔生產(chǎn)大口徑管的主要工藝流程：電爐冶煉鍛造鍛后退火粗加工熱處理精加工檢驗交驗入庫。年期技術(shù)交流鍛造液壓機。鍛造方式為方坯變圓坯并鐓粗，但應(yīng)保證鍛造比大于。嚴格控制始鍛溫度和鍛造過程中的壓下量及進給量，保證表面和中心部位能得到較大變形，使內(nèi)部孔隙能較好地壓合。嚴格控制終鍛溫度，防止鍛件鍛后晶粒長大。采用鍛造成型的最大特點是鍛件金屬始終在軸的水平和垂直方向交變受力并均勻變形延伸。成型后經(jīng)過熱處理，縱橫向性能差異較小，有利于工件的彎曲成型。而軋制件和熱擠壓件金屬在軋制和熱擠壓過程中始終沿軋制和擠壓方向變形延伸，纖維方向較為明顯，縱橫向性能差異較大。表是內(nèi)蒙古北方重工集團

4、公鋼鍛造鏜孔管（司制造）與軋制的國外同類產(chǎn)品性能對比。鋼的冶煉冶煉采用超高功率電弧爐，精煉采用鋼和真空除氣裝置（。包精煉爐（）爐）采用電爐初煉可最大限度地去除鋼中有害元素，利用偏心爐底出鋼的特點和留渣操作工藝可減少爐渣進入爐，避免造成精煉過程回磷現(xiàn)象。選用堿度較高的精煉渣在爐內(nèi)進行二次加熱，以去除鋼中有害元素并合金化。在爐內(nèi)用真空除氣降低鋼中氫含量。整個精煉過程采用包底吹氬，可有利于鋼液的溫度和成分的均勻化及夾雜物的去除。鍛造鋼錠的鍛造采用下拉式自由表不同方法制造的鋼管性能對比制造商日本住友金屬工業(yè)公司意大利達爾明公司內(nèi)蒙古北方重工集團公司規(guī)格注：數(shù)據(jù)來源于東方鍋爐集團公司；數(shù)據(jù)來源于內(nèi)蒙古北

5、方重工集團公司。由表可見，采用鍛造鏜孔技術(shù)生產(chǎn)的鋼管除沖擊功與進口鋼管有較小差異外，其他性能與進口鋼管性能相當，但管壁較厚是鍛造鏜孔管的優(yōu)勢。熱處理熱處理采用井式電阻爐加熱。井式電阻爐高溫爐的最高加熱溫度為，控溫精度為，爐溫均勻度為；井式電阻爐低溫爐的最高加熱溫度為，控溫精度為，爐溫均勻度為。工件在熱處理爐內(nèi)采用垂直吊掛，可減少鍛件在熱處理時的變形。根據(jù)內(nèi)蒙古北方重工集團公司企業(yè)標準，高壓鍋爐用厚壁無縫鋼管規(guī)格的鋼大口徑管調(diào)質(zhì)工藝為：淬火溫度，均勻保溫，空冷，再油冷；回火溫度為，均勻保溫后空冷至室溫。機械加工采用型規(guī)格的四刀架車床粗加工鍛件外圓，采用型規(guī)格的深孔鉆鏜床加工內(nèi)孔。無縫鋼管外圓和內(nèi)

6、孔的精加工分別采用規(guī)格的車床和規(guī)格的深孔鉆鏜床。鉆鏜孔可最大限度地去除鍛件質(zhì)量較差的中心部位（即成分偏析大、中間疏松等部位）。但采用鍛造并鏜孔的工藝成材率低，如的大口徑管成材率約為，因而生產(chǎn)成本較高。檢測結(jié)果對規(guī)格為的鋼大口徑管進行取樣分析，檢測項目有：化學(xué)成分分析、低倍組織檢測、力學(xué)性能檢測和金相檢驗。化學(xué)成分分析在成品鋼管橫截面不同位置取樣進行化學(xué)成分分析，表是常規(guī)化學(xué)成分檢測結(jié)果，表是微量元素和氣體含量的檢測結(jié)果。表鋼大口徑管成品化學(xué)成分檢測結(jié)果（質(zhì)量分數(shù)）項目最大值最小值平均值技術(shù)交流質(zhì)量分數(shù)）表鋼大口徑管微量元素和氣體含量檢測結(jié)果（序號從表和表的結(jié)果看，鋼的化學(xué)成分符合標準的要求，冶

7、煉質(zhì)量穩(wěn)定，鋼管橫截面不同位置化學(xué)元素的波動很小，鋼錠偏析較小，、等有害元素的含量較低，鋼的純凈度高，含量為，含量為，的含量低于，、的總量小于。金相組織圖是鋼管兩端靠近內(nèi)、外表面和壁厚處分別取樣觀察的金相組織。從圖可見，鋼管兩端橫截面不同位置的金相組織全部為粒狀貝氏體鐵素體，沒有發(fā)現(xiàn)黃塊馬氏體等不完全轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，鋼管兩端的組織差別不明顯，橫截面各部分組織略有差別。鋼管各部位的實際晶粒度為級。、為鋼管錠尾端組織，依次為靠近內(nèi)壁、壁厚和靠近外壁、為鋼管冒口端組織，依次為靠近內(nèi)壁、壁厚和靠近外壁圖鋼大口徑管金相組織室溫力學(xué)性能對鋼管兩端橫截面不同部位取樣進行常溫力學(xué)性能分析，取樣包括鋼管壁厚方向不同位

8、置的橫向試樣和縱向試樣，每個部位取兩個試樣，檢測結(jié)果見表。從表的檢測結(jié)果看，鋼大口徑管的室溫力學(xué)性能符合標準要求。（）縱向力學(xué)性能與橫向力學(xué)性能的差別不大。其中，縱橫向的、差別不明顯；縱橫向的延伸率略有差別；縱向試樣的延伸率平均值為，橫向試樣的延伸率平均值為；橫向和縱向的延伸率比值為。（）鋼管兩端的室溫力學(xué)性能沒有明顯差別，錠尾各點、的平均值分別為，、；冒口各點、的平均值分別為、。（）靠近鋼管內(nèi)、外壁的試樣、值略高于壁厚處的相應(yīng)值；屈強比。整支鋼管的力學(xué)性能比較均勻。高溫瞬時力學(xué)性能高溫瞬時力學(xué)性能試驗在范圍內(nèi)進行。試驗結(jié)果表明，鋼大口徑管的年期技術(shù)交流表鋼管室溫力學(xué)性能序號縱向橫向位向，冒口

9、錠尾冒口錠尾取樣部位近外壁壁厚近內(nèi)壁近外壁壁厚近內(nèi)壁近外壁壁厚近內(nèi)壁近外壁壁厚近內(nèi)壁高溫瞬時拉伸力學(xué)性能符合標準的要求。隨試驗溫度的提高，逐漸下降（如圖所示），但在以前降低的幅度不大。常溫沖擊韌性和在鋼管的兩端靠近內(nèi)、外表面和壁厚處分別取橫向和縱向沖擊試樣。表和表是沖擊試驗結(jié)果。從表和表的結(jié)果看，鋼大口徑管室溫沖擊韌性好，遠遠高于標準的規(guī)定，并且在鋼管的兩端和鋼管橫截面上的不同位置，沖擊韌性沒有明顯差別，顯示出良好的均勻性。試驗結(jié)果為，圖是鋼管試樣在不同溫度下的沖擊功和脆性斷面率。高溫持久試驗鋼的高溫持久試驗按照標準進行，試驗溫度為，試驗結(jié)果見圖。由圖可見，鋼在的條件下，持久強度為（外推值），

10、滿足圖鋼大口徑管高溫與溫度關(guān)系曲線近似于）所要求規(guī)范（最大許用應(yīng)力乘以）以及標準所要求的規(guī)定值。標準表鋼管室溫型缺口橫向試樣沖擊試驗結(jié)果試樣編號及取樣位置沖擊功錠尾近外壁錠尾壁厚錠尾近內(nèi)壁冒口近外壁冒口壁厚冒口近內(nèi)壁表鋼管室溫型缺口縱向試樣沖擊試驗結(jié)果試樣編號及取樣位置沖擊功標準錠尾近外壁錠尾壁厚錠尾近內(nèi)壁冒口近外壁冒口壁厚冒口近內(nèi)壁技術(shù)交流其他試驗和檢驗項目其他試驗和檢驗項目包括水壓試驗、超聲波檢驗、冷彎試驗、低倍檢驗等，試驗結(jié)果均符合有關(guān)標準的要求。結(jié)論內(nèi)蒙古北方重工集團公司采用鍛造鏜孔工藝生產(chǎn)高壓鍋爐用大口徑管的技術(shù)成熟，鋼管的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，各項性能指標達到或超過相關(guān)標準的要求。圖鋼

11、管試樣在不同溫度下的沖擊功和脆性斷面率參考文獻徐英男我國發(fā)電設(shè)備用鋼管現(xiàn)狀與發(fā)展年中國國際鋼管研討會論文集中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，：，（修定日期：）圖鋼蠕變試驗結(jié)果!信息公司年第季度經(jīng)營情況其中無縫鋼管為萬，同比增長；焊管為萬，同比下公司年第季度鋼管總銷量為萬（降），實現(xiàn)銷售收入億美元，同比增長；營業(yè)利潤達到億美元，同比增長；（扣除利息、稅款、折舊及攤銷前的盈利）為億美元，同比增長。據(jù)介紹，公司年第季度無縫鋼管銷量上升主要是因中東和北非地區(qū)油氣開采活躍，對油井管等無縫鋼管產(chǎn)品的需求量增加所致；而焊管銷量下降的原因是，巴西和阿根廷輸氣管線工程對焊管的需求量明顯減少。日本住友金屬工業(yè)公司開發(fā)出和鋼級超高強