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1、冷弯结构焊管生产的技术特点 崔银会 张 冰 (安徽马鞍山马钢股份有限公司) 摘 要 介绍了冷弯方矩形焊管的优点、 用途及基本的生产工艺以及冷弯结构焊管生产 时的关键技术:成型技术、 高频焊接技术、 切割技术和快速换辊技术。分析了我国冷弯方矩形 焊管的生产现状,展望了冷弯型钢产品在建筑钢结构中的应用前景。 关键词 冷弯结构焊管 生产技术 发展 冷弯型钢是一种高效经济的新型材料。国外 研究表明,冷弯方矩形管(简称 HSS) 具有以下优 点:很高的强度重量比,优越的抗压特点以及扭转 阻力,外形美观,规格统一,构造简单,易弯曲、 成 型、 穿孔,坚固、 耐用等。 在发达国家,建筑业是冷弯型钢的第一大用
2、 户,冷弯型钢占钢材总量的5 % ,建筑业用冷弯型 钢占冷弯型钢总量70 %左右。冷弯型钢产品应 用于建筑业的主要是结构用冷弯方矩形管和建筑 用结构冷弯型钢。从结构力学和经济角度看,冷 弯型钢和热轧H型钢相结合应用于建筑业是最 佳组合,可以实现工业厂房和民用住宅建设工厂 化。在日本,2002年日本钢结构用冷弯方、 圆管 总产量已达到200104t。在美国,冷弯方矩形 管和热轧H型钢在建筑业中的用量约为11的关 系,在20世纪90年代,建筑钢结构所用冷弯型钢 的比例甚至超过热轧H型钢的用量。其中,冷弯 结构焊管(含方矩形管和圆管)约占建筑钢结构用 钢量的25 %。另外,美国每年还进口一定数量的
3、结构用钢管。 同时受到了国内管道业内人士极大的关注。在 2004年3月举行的中国石油管道技术与管理座 谈会上的 “陕京输气管道运营管理经验总结” 发言 演示文稿和2004年4月17日陕京管道完整性管 理模式与应用研究项目验收会上的 “技术总结报 告”,就引用了作者报告演示文稿的内容,其中某 些论述在陕京油气管线中得到初步应用。 参考文献 1 Cosham A. The Assessment of pipeline defects. Calgary: ASME International Pipeline Conference ,2002 2 Biagiotti S F Jr , Guy P P
4、. Software and inspection ad2 vances in pipeline integrity assessment ,2001 3 Office of Pipeline Safety , U. S. Department of Trans2 portation. Pipeline Integrity Management in High Con2 sequence Areas ,2002 4 U. S. Department of Transportation. 49 CFR Part 192 (Pipeline Safety: Pipeline integrity m
5、anagement in high consequence areas (gas transmission pipelines) ;Proposed Rule) ,2003 5 Keyser R. Managing pipeline integrity , a systematic ap2 proach ,2002 6 Tanley G Jr. The role and impact of technology on in2 tegrity management. TheGeospatialInformation 不用更换模具就可以由生产方、 矩管等闭口型钢, 转为生产C型钢、 槽钢等开口型钢
6、。在生产厚的 重型型钢时,更能体现出其优势,生产批量没有限 制,生产成本降低,提高了生产效率。 2. 2 高频焊接技术 高频焊接分为感应焊和接触焊。接触焊与感 应焊相比效率可提高50 % ,但需经常更换触头, 要求管材成型好,否则易打火花,焊缝处易出现划 痕,尤其不利的是,在焊缝处会有铜残余,时间长 了以后焊管容易出现腐蚀。感应焊焊缝质量好, 但同样规格的焊管所需的焊机功率大近一倍,设 备投资高50 %55 %。 高频焊机又分为真空管式和固态式(晶体管) 两种,固态式同真空管式相比尺寸小,效率高(高 15 %) ,但可靠性、 可维护性不如真空管式,此外与 真空管式相比价格也高15 %。新建的大
7、规格冷 弯方矩形管生产线基本采用固态高频焊机。 2. 3 焊管切割技术 传统的圆盘锯切割生产成本较低,效率高,但 圆盘锯切割后焊管端面毛刺多,剪切变形大,用户 施工使用时两个焊管之间衔接不好,产品难以满 足较高级别国际标准的要求。20世纪80年代以 后,冷弯焊管设备制造商在新建的冷弯焊管生产 线中采用同步仿型飞锯(相当于仿形铣 ) , 使用两 把锯片同时对钢管进行定尺锯切,每个锯片运行 的轨迹正好切掉一半管材的切口,改变品种时锯 片运行的轨迹可按管材的截面形状自动调整。这 种仿形铣切锯口光洁平整无毛刺,铣削时噪声很 小,定尺精度也很高,据介绍:锯切18 m定尺的钢 管,长度公差为 2. 5 m
8、m。但仿形铣锯投资高, 生产时每次连续生产4 h左右就要修磨一次刀 片,刀片修磨35次就要报废,生产成本高。冷 9 第27卷第3期 崔银会等:冷弯结构焊管生产的技术特点 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 弯焊管生产厂家需要根据不同的产品定位和用户 要求选择锯切设备。 2. 4 快速换辊技术 传统的焊管生产线进行一次整条线的大换 辊,一般需812 h ,应用户的要求和竞争的需要, 著名的冷弯焊管生产商SMS公司和美国的 Abbey公司相继开发了快速换辊技术,采用快速 换辊系统,使用换辊小
9、车90 min即可完成,大大 降低了生产准备时间,提高了生产效率。同时通 过计算机的应用,使辊位调节带有记忆功能,改变 产品时可快速自动地调整辊位,减少了人工调整 辊位的时间和误差,提高了产品的精度。 除以上典型冷弯结构焊管生产技术特点外, 在新建的冷弯型钢生产线中有的成型机架采用 URD一等刚度成型和焊接机架,机架在水平、 垂 直方向可以同时承受相近的轧制力,刚度相等,产 品精度更高,换辊时该机架辊系可快速的水平移 出;有的生产线还采用了一种新的内毛刺去除装 置,在去毛刺的同时还可将毛刺碎断,从而保护定 尺铣切锯的锯片。通过去除毛刺后的焊缝处内表 面高度公差可达 0. 2 mm的精度。 3
10、我国冷弯方矩形管生产线情况 我国目前生产冷弯方矩形管的厂家不多,尤 其是300 mm300 mm以上的大规格方矩形管, 产量更小。现有生产线的工艺装备水平不高,产 品存在剪切断面不齐、 焊缝质量差等质量问题,产 品不能满足美标、 日标等先进冷弯方矩形管产品 标准的要求。无锡玉龙钢管厂有两条方矩形管生 产线,一条为400 mm400 mm方矩形管生产 线,为老式的直接成方辊式压延连续机组,焊管锯 切采用圆盘锯。另外一条为250 mm250 mm 8 mm(max)方矩形管排辊生产线,采用CFSR排 辊成型生产技术,改变产品规格时,不用更换轧 辊,生产效率较高,但焊管锯切仍采用圆盘锯。上 海方园艺
11、佳型钢有限公司也有一条类似的250 mm250 mm8 mm (max)方矩形管排辊生产 线。沈阳东洋异型钢管有限公司和秦皇岛东洋特 殊钢业有限公司各有一条400 mm400 mm方 矩形管生产线也已投产。目前不少厂家看好冷弯 方矩管在建筑业中应用前景,拟建或正在建设冷 弯方矩形管生产线,如宝钢钢铁工艺研究所正在 新建一条200 mm200 mm450 mm450 mm 方管、500 mm200 mm矩形管生产线,该生产线 采用大连富地公司CFSR方、 矩、 圆管排辊成型技 术,生产线速度为1030 m/ min (壁厚410 mm时为1530 m/ min ,壁厚1019 mm时为 1015
12、 m/ min) ,产品规格为200 mm200 mm 450 mm450 mm方管,矩形管最大边长500 mm ,最小边长200 mm ,矩形管最大宽高比为21 , 厚度419 mm ,最大厚边比(壁厚与方矩型管小 边边长之比)为115150 ,定尺长度616 m ,生 产线选用了EFD高频感应(最大感应焊功率700 kW) 和接触焊双功能焊机。山东泰安山口也在建 设一条辊弯成型高频焊接结构的冷弯方矩形管生 产线,年产20104t ,规格为200 mm200 mm 400 mm400 mm方管和最大边长450 mm、 最小 边长200 mm矩形管。上海中油天宝和浙江湖州 正准备建设的 630
13、 mm ERW管生产线产品大纲 中也有一定比例的结构冷弯方矩形管产品。 根据中国钢协冷弯型钢协会对9大冷弯型钢 用户行业进行的调查,我国目前冷弯型钢的市场 需求为438. 23104t /年,占钢产量2. 4 % ,其中 冷弯结构焊管的需求量约为70104t /年;“十 五” 后期,达到732. 64104t /年,其中冷弯结构 焊管的需求量约为189104t /年,平均年增长率 20 %以上。我国目前热轧H型钢的年需求量约 为300104t ,“十五” 后期我国热轧H型钢的产 量和需求量都将突破600104t /年,按照发达国 家钢结构中冷弯结构焊管和热轧H型钢用量11 的关系,冷弯型钢产品
14、在建筑钢结构中的应用前 景将非常广阔。 参考文献 1 沈之容,蒋涛.矩形钢管混凝土结构经济分析.特种结 构,2001(4) 第一作者 崔银会,男,1968年出生,高级工 程师,从事轧钢技术的研究工作。通信地址:安徽 省马鞍山市湖南西路8号马钢技术中心开发科 邮编:243000 电话:0555 - 2883457 (收稿日期:2003 - 12 - 03) 编辑 谢淑霞 01焊 管 2004年5月 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. ABSTRACTS WELDED PIPE AND TU
15、BE Vol. 27 No. 3 May 2004 The Integrality and Its Management of Pipeline Huang Zhiqian(1) Abstract :The integrality of pipeline means that the pipeline is always in a safety and reliable service condition. The man2 agement of integrality of pipeline means that the colligation and integration managem
16、ent to all factors affecting the inte2 grality of pipeline. The management of integrality of pipeline is an important field developed rapidly in oil and gas pipeline industry abroad. Combined American and other countries pipeline accident statistic data ,it is discussed the importance and purpose of the management of integrality of pipeline;It is specialized the industry standards of the management of inte2 grality of pip
