目前焊管有三種管型:高頻直縫焊管(HFW),螺旋埋弧焊管(SSAW)和直縫埋弧焊管(LSAW),他們有各自的優(yōu)勢。焊管技術(shù)發(fā)展的方向在于發(fā)揮焊管三種管型各自的優(yōu)勢,優(yōu)勢互補(bǔ)。
1高頻直縫焊管(HFW)
高頻直縫焊管(HFW)的優(yōu)勢在于焊后有熱處理工序,消除焊縫及熱影響區(qū)的殘余應(yīng)力,細(xì)化晶粒,強(qiáng)化機(jī)械性能。充分利用和擴(kuò)展這一優(yōu)勢,可以提升產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)新產(chǎn)品。如寶鋼HFW610機(jī)組、浙江中海油金洲石油鋼管HFW630機(jī)組、武鋼武漢江北HFW660機(jī)組、渤海裝備大港油田新世紀(jì)HFW245機(jī)組和中石油寶雞石油鋼管SEW機(jī)組開發(fā)高品質(zhì)石油專用管、海洋管線、油套管和礦漿管線管等都說明了這個(gè)趨勢。
對HFW機(jī)組來說,直徑越大就越受到帶鋼原料卷重及壁厚的限制,儲(chǔ)料設(shè)備受到螺旋活套的限制,所以,國外以600系列機(jī)組,實(shí)行卷對卷方式生產(chǎn),如日本。另外,HFW機(jī)組線速度較高(16m/min),而埋弧焊管速度一般3m/min,互不匹配。HFW向SAW(埋弧焊)延伸的設(shè)想較大難度。某HFW600機(jī)組增經(jīng)也想包容SAW(埋弧焊)工藝,做了許多方案,最后放棄了。有文獻(xiàn)對此闡述,認(rèn)為這樣做沒有必要。
HFW機(jī)組目前技術(shù)創(chuàng)新范疇等多限于石油專用管、冷彎型鋼產(chǎn)品;此外,還應(yīng)向汽車、家電、化工、鍋爐、機(jī)械等行業(yè)的精密方向發(fā)展,以及在建筑、輕紡、農(nóng)業(yè)等普通用管系列,向多元化、精細(xì)方向發(fā)展。
2螺旋埋弧焊管(SSAW)
螺旋埋弧焊管的優(yōu)勢在于一般企業(yè)而言,在于適應(yīng)于中等及以下壁厚(20mm),大直徑(1-3mm)和中等綱級(X70)的制造。它的局限性是由于螺旋線環(huán)繞在圓管上,焊縫處于曲面位置,因而焊接較難,提高焊速不易,殘余應(yīng)力較大。因而,提高鋼級(X80)及提高壁厚(20mm)有困難,當(dāng)壁厚較大(例如25mm),受到板卷重量的限制雖然可以制造,但成材率很低。
國外為了客服螺旋焊管的限制,采取了一些措施:在消除殘余應(yīng)力方面,俄羅斯采用全管體熱處理方式,加拿大采用全管體機(jī)械擴(kuò)徑方式;在克服成型過程受到埋弧焊速度低的限制問題上,采用二步法,即預(yù)精焊法,就是采取3-4條精焊線來適應(yīng)成型預(yù)焊速度的提高。所以,預(yù)精焊法其結(jié)果主要是可以提高螺旋埋弧機(jī)組的產(chǎn)能(產(chǎn)量),當(dāng)然,改善了成型和焊接的質(zhì)量有幫助。國外也不是凡招標(biāo)都要求二步法,俄羅斯和中亞諸國等就沒有這個(gè)要求,因?yàn)槎椒ㄅc一步法其生產(chǎn)的鋼管實(shí)物質(zhì)量,只要符合標(biāo)準(zhǔn)就都合格,沒有什么差異。西氣東輸二線、三線所用螺旋埋弧焊管都是用一步法生產(chǎn)的?! £P(guān)于二步法,有幾個(gè)熱點(diǎn)話題;一是必須要成型穩(wěn)定,為精焊跟蹤創(chuàng)造條件。二是要求精料,板帶幾何形狀尺寸要比較精確。三是成型設(shè)備的技術(shù)性能跟得上高速度的要求,尤其是銑邊機(jī)(最好有二道銑邊粗銑和細(xì)銑)是一個(gè)瓶頸。四是全套引進(jìn)國外的先進(jìn)預(yù)精焊生產(chǎn)線,投資約5億人民幣。因此,一般的螺旋埋弧焊管企業(yè),如果沒有在短期內(nèi)限時(shí)有大量的及需求的訂單,正常情況下可以適應(yīng)市場需求的節(jié)奏,就不要盲目上二步法。五是已經(jīng)上了二步法的企業(yè),要消化引進(jìn)技術(shù),正確掌握其操作規(guī)范,并盡可能備品備件(尤其是銑刀)國產(chǎn)化,努力降本增效,開拓國內(nèi)外市場。
3直縫埋弧焊管(LSAW)
直縫埋弧焊管與螺旋埋弧焊管(SSAW)同屬埋弧焊(SAW),但是直縫埋弧焊管(LSAW)試用單張鋼板做原料,其優(yōu)勢在于:鋼板厚度可達(dá)0mm以上,而且不存在月牙彎;由于是直縫,成型比較方便,也易于焊縫跟蹤,因而適宜于二步法即預(yù)精焊法生產(chǎn);并有全管體機(jī)械擴(kuò)徑工序,基本上可消除殘余應(yīng)力。以上優(yōu)勢使直縫埋弧焊管可以做大直徑(最大可以達(dá)到1422mm)、厚壁管(50mm)、高鋼級(X80/X100/X120),應(yīng)用于二、三、四類地區(qū)及海洋工程和大型結(jié)構(gòu)管等。直縫埋弧焊管(LSAW)與高頻直縫焊管(HFW)同屬于直縫焊管,但高頻焊管可以做中、小型焊管(400mm),而且有中頻熱處理工序,當(dāng)在直徑、壁厚與鋼級相同時(shí),高頻焊管更具有優(yōu)越性,例如國外礦漿輸送管往往是用高頻焊管(HFW)。
直縫埋弧焊管在陸地上長輸管線應(yīng)用中有明顯的優(yōu)勢。例如我國西氣東輸1219mm,X80鋼級輸氣壓力12MPa用螺旋埋弧焊管其壁厚18mm;當(dāng)1422mm,X100,輸氣壓力12MPa時(shí),螺旋埋弧焊管其壁厚15mm,而直縫埋弧焊管則在壁厚上可以達(dá)到30mm以上。直縫埋弧焊管在海洋工程中應(yīng)用也廣泛。不過,直縫埋弧焊管要借鑒高頻直縫焊管對焊縫(包括熱影響區(qū))熱處理工藝,在工序上要增設(shè)熱處理設(shè)備。
目前我國直縫埋弧焊管開發(fā)X100鋼級仍處于試制階段,除了原料熱軋板的質(zhì)量有待提升外,直縫埋弧焊管制管技術(shù)也要深入研究,其中一個(gè)方面,便是應(yīng)當(dāng)增設(shè)熱處理設(shè)備,對焊縫區(qū)2乃至全管熱處理,以提高LSAW焊管的機(jī)械性能。這方面,可以參考無縫鋼管的精整工序。
華菱集團(tuán)鋼管公司開發(fā)X100,規(guī)格為324mm64mm和273mm19mm自升式海洋平臺(tái)樁腿支撐用無縫鋼管成功,通過了美國船級社的性能檢測,并獲ABS(美國船級社)認(rèn)證證書,即將投入批量生產(chǎn)。
目前我國大型鋼鐵企業(yè)在熱軋板卷生產(chǎn)上,主要精力開發(fā)汽車用高檔汽車薄板,也應(yīng)將開發(fā)X100鋼級的鋼板列入攻關(guān)項(xiàng)目,以配合直縫埋弧焊管功課海洋工程用高檔鋼管。
生產(chǎn)直縫埋弧焊管的機(jī)型主要有兩種:UOE型和JCOE型。但高檔次的裝備不多,隨著十二五油氣輸送管線建設(shè)的高潮,到2020年陸上輸氣管線的布局大體完成,我國油氣輸送管線的建設(shè)將由螺旋埋弧焊管為主的技術(shù)路線轉(zhuǎn)移到直縫埋弧焊管為主的技術(shù)路線,從陸上油氣管線建設(shè)過渡到海洋工程建設(shè),將對直縫埋弧焊管的發(fā)展提出更高的要求。