ERW焊管发展的方向

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ERW焊管发展的方向

来源:2205双相不锈钢焊管发布:2020-05-26 00:16:19类别:不锈钢焊接

国内焊管机组的设计产能很高,经有关部门调研,目前除宝钢ERW610机组2007年产量达到20万吨以外,国内几乎很少有钢管企业的实际产量接近设计产能,平均只有70%左右。ERW中小生产线虽多,但低档次产品占大多数,这些焊管生产线的设备装备不全,水平不高,技术力量薄弱,生产的焊管按国家标准检验合格率不高与国外先进水平相比存在较大差距。

经对比可以看出几点差异:①国内ERW钢管厂的产品合格率低;

②日本钢管厂产品不合格的原因单纯,基本为超声波探伤不合格;国内ERW钢管厂产品不合格的原因多样,但主要集中在内毛刺刮除不合格(剩余内毛刺超高或内毛刺刮除过深形成刮槽)、性能(主要为焊缝冲击韧性)不合格、焊缝超声波探伤不合格;③国内ERW钢管存在焊缝冲击韧性不合格的产品,且焊缝冲击功的最低值很小。因此,ERW焊管发展的方向在于由低档次向高档产品晋级。

通过前一个时期,我国引进国外ERW先进技术以及国内建设和生产的情况,有如下一些经验可以值得研究。

①关于产品大纲

目前ERW机组在确定产品大纲时,往往不太切合实际,致使机组产能虽设计较大,但是有些规格、品种长期搁置不予生产。例如,国内ERWp610-630机组往往都考虑了生产大口径方矩形管,实际上,多数此类厂家虽具有这个能力(机组定径机架次增多,全套方矩形孔型轧辊都配齐),但是因为市场原因而都未能生产,造成产能放空,并使基本建设投资很大浪费;在产品大纲中,ERW610机组(630机组)设置圆管规格时都是下限到219mm,而实际上,因610630)机组生产≤273规格产品在成本上不合算,这几种小规格产品都不生产也造成投资浪费。因此,在新建ERW610630)机组时,在当以生产圆管产品为主时,一般不予考虑方矩形管产品,也不考虑≤273产品,这样不仅节省大量因此而设置的轧辊,而且可以在飞锯选型时,可以不考虑铣切式飞锯,这个问题,下面再详述。在新建ERWp355机组时,同样有这种情况,是否设置方矩形管产品,要慎重研究,不要进入“大而全、小而全”的误区。

②关于高中频设备的配置

ERW机组生产时,主要能耗是来自电能,因此,选择高、中频的功率大小是关键之一。首先应当考虑感应焊和接触焊双功能焊机。这里在国内存在一个比较大的认识上的误区,就是认为接触焊不宜生产高档产品。实际上,国外例如日本、韩国、加拿大、澳大利亚、南非和沙特等国都是用接触焊方式生产API管,都不存在所谓质量有问题。国内有一种习惯势力阻碍ERW采用接触焊方式。列宁曾经说过,千百万人的习惯势力是可怕的势力。所以,我们一定要克服理念上的阻碍,大力推广接触焊方式,因为接触焊所消耗的功率是感应焊的一半,而且焊速可以提高1/2-1/3,对节能和提高生产率有重大的意义。国内宝鸡钢管公司长期以来用接触焊方式生产API管,目前宝钢等ERW610机组也在开发接触焊工艺。

在节能方面,固态高频焊机有很大优势,国内都在开发这种产品,而且取得了很大的进步。但是,同国外先进设备来比较,还是存在一定差距,以ERWp355机组为例。

因此,国内高中频生产厂家在节约能源和提高焊机效率方面还有较大潜力。

这里,还涉及频率选择问题。国外有的厂家拿出最近ISO标准允许最低频率达70KHZ,以此推论频率低一些为宜。这个问题,我还是认为频率宜选高一些,不能低于150KHZ为好,为此,曾经著文已论述过,在此不赘述了。

前面表7中所列举的ERW焊管产品冲击功韧性不合格问题,很大程度上是中频退火机没有达到规范要求的功能。所以,中频退火设备是关键设备。有的企业配备的中频机的台数不够(即功率不够),或者有的空冷长度不够(一般不低于60m),都可能造成焊缝冲击韧性不达标。关于中频机的频率问题,文献已讨论过了。

③关于活套设备的配置

活套设备的配置,国内大多存在下面两个问题,一是要不要配置,二是如何配置。关于第一个问题,我国早期焊管著作已经明确指出:“活套配置大多使用于小直径焊管机组。中直径以上焊管机组由于带卷的宽度、厚度都较大,要求活套装置也具有庞大的设备,因此较少采用。”国外例如日本五台ERWp610机组有三台是不用活套设备的,韩国世亚公司ERWp508610机组都不用活套,目前韩国MILLTECH公司为中东安曼设计制造的ERWp610×24机组也是不用活套的。我国引进的610机组全部有活套,有的因为活套设计上有些问题,使用起来也不甚如意。

要不要使用活套?具体问题具体分析,对ERWp610-660机组来说,或者对ERW508机组来说,由于带钢壁厚较大(>16mm,甚至到25.4mm),卷长较短,用活套时带卷接头次数多,既浪费原料,又反而耽误时间;同时,由于壁厚增大,活套直径也增大,设备加重,近似达500多吨;造价昂贵,值人民币1000多万元。同时,定圈制活套设备不能将料全部放空,必须存储一定长度的料卷,对于生产小批量产品就受到制约。综上所述,大口径ERW焊管以不设活套为宜。

由于我国尚没有不设活套的具体生产实践,带头不设活套的企业要有“敢为天下先”的闯劲,来填补这个空白。

关于第二个问题,如何设置活套,目前国内ERW机组有的活套设备内、外径偏小,致使活套进出料不够顺畅,这一点值得设计制造单位注意认真研究,改进结构。

④关于飞锯设备

目前国内ERW机组的焊接质量不够高,其中一个因素是焊速偏低。而制约焊速的一个原因就是飞锯速度较低。

当有方矩形管产品时,应当选择铣切锯较适宜。但当只生产圆管时,就可以选用滚切锯(圆盘挤压式锯)为好。滚切锯的优点在于符合环保要求。当它滚切圆形钢管时,是用挤压切割方式,没有噪音,也没有切屑。焊管车间按环保要求,噪音要小于80分贝,而铣切锯的切割声大大超过了这个指标。

国内制造的滚切锯可以切割508×19.1mm的钢管。韩国MILLTECH为世亚公司ERW610机组制造的滚切锯可以切割22mm壁厚的钢管,为安曼610×24机组设计制造的也是滚切锯。

国外目前逐渐兴起采用滚切锯,除了环保原因以外,还因为它价格便宜,国内价格约为铣切锯的1/4-1/3,而且刀片寿命比铣切锯刀片至少长很多倍。而且滚切锯的速度可以达20-30m/分,匹配于较高焊接速度。至于滚切锯对钢管头部造成1-2mm宽度的圆弧形状可以为平头机所车平。即使铣切锯对钢管端部铣切后有时也需平头机再加工。

⑤关于ERW355机组和ERW610机组的改建或新建问题目前国内ERW355机组绝大多数壁厚为12.7mm,而API5CT标准中最大壁厚达到13.84mm,因此,国内有的焊管专家提出新建ERW355机组壁厚应达到14mm1我认为,改造的ERW355机组也应达到此要求。目前日本中田公司为新日铁ERW610机组改造到660×25.4mmMILLTECH为安曼新建的ERW610×24mm,壁厚都增加了。这一点可以给我们新建ERW610机组做个参考,这里注意的一个问题是最好不设活套为宜。

⑥建设ERW355机组或ERW610机组应当具有配套设施ERW355机组或ERW610机组的建设,目前国内多数是只建一条生产线,缺配套设施。例如ERW355机组,产品是API5CT管,那就应当配齐管加工线;要生产N80-0P110等高档产品就应配齐热处理线。建ERW610机组也是如此,要配ERW355机组;如果生产API5CT产品,就要配管加工线,热处理线;要生产API5L产品,就要配内、外防腐线等等。

5、应大力开发ERW焊管的中高档产品

高质量的ERW焊管套管与无缝套管相比,具有生产效率高,成本低、冲击韧性好、抗挤毁能力强等优点,如美国、日本、德国等发达国家已广泛应用于油田的钻采生产中。美国石油专用管的消费量中,ERW套管比例已达58.5%。而我国仅达15%,所以,ERW套管发展的潜力很大。

试验证明,ERW套管由于尺寸精度高,残余应力小,抗挤强度超出无缝套管40%以上,在保证焊缝质量的基础上采用ERW套管代替进口无缝高抗挤套管,既可满足技术要求,又能降低油气开采成本。此外,ERW焊管用作连续油管也是有待开发的新产品。

关于涉及ERW焊管的焊缝质量中所谓“易出现灰斑和沟状腐蚀”等缺陷,这两种缺陷的产生和防止办法均与钢的化学成分有关,“灰斑(Grey Spot or Grey Flat)是在ERW焊缝爆破断口或焊缝横向拉伸及冲击试样断口上出现的无金属光泽的灰色平坦区域,通常为圆形、椭圆形或长条形。灰斑对焊缝性能尤其是塑性、韧性有显著影响。防止灰斑产生的重要措施之一是控制钢的Mn/Si比在4-15范围,并采用S含量小于0.003%的纯净钢。沟状腐蚀(Groove Corrosion)是ERW钢管焊缝中的一种特殊腐蚀现象。它是在焊接区产生的选择性局部腐蚀,多从表面开始呈连续或非连续沟状。其平均腐蚀速率为2.5mm/a,最大腐蚀速率9.5mm/a,可以导致焊管一年或数年内穿孔。控制沟状腐蚀的重要条件之一是钢的合金元素。目前比较一致的结论是,CuCaNiNbTi等是有效元素。据报导,在0.003%S的钢中加入0.3%Cu0.002%Ca可完全消除沟状腐蚀。因此,对用于ERW焊管的钢板,应从减少灰斑缺陷和消除沟状腐蚀出发,对钢的化学成分进行调整。”当调整了钢的化学成分,就能消除这些缺陷。由于炼钢技术的进步和板卷质量的提高,这两种缺陷已不多见。先进的ERW焊管技术从硬件和软件上确保焊缝缺陷隐患的根本消除,企业要从工艺流程上的每个环节,保证每根钢管受到严格的质量监控。

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