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不銹鋼管生產技術發展狀況和需求方向
發布時間:2017-08-05 11:32:02文章來源:來源: 不銹鋼制管機廠家,焊管機,制管機生產廠家,百冠機械18年品質值得信賴★★★★★閱讀次數:1599
1.近幾年我國不銹鋼管的發展概況

不銹鋼管是我國鋼材品種中發展較快的品種之一。按中國特殊鋼企業協會不銹鋼分會所做的調查,2001年我國不銹鋼管的年產量約50萬t (1990年為5.38萬t ),人均消費不銹鋼管0.38kg;接近于發達國家人均消費不銹鋼管0.3~0.6kg的水平;2016年我國不銹鋼鋼管產量2493.78萬噸,表觀消費量預計1883.53萬噸,同比分別增長15.65%和15.66%,創歷史新高,充分體現了不銹鋼材料在工業和民生領域功能性、替代性特征日益顯現的趨勢。據不完全統計,隨著近20年來粵浙一帶不銹鋼鋼管和廣東沿海焊管民營企業的迅速發展,我國現有不銹鋼鋼管生產企業近10萬多家,年生產能力500萬t 以上;不銹鋼焊管生產線接近30000條,年生產能力達2000萬t,遠遠大于需求。一般用途的不銹鋼管供大于求,但要求高的工業用管,特別是工業不銹鋼無縫鋼管,國內生產量仍不能滿足要求,需進口。以上情況清楚地說明,我國不銹鋼管行業極需進行品種結構的調整,重點發展附加值高的工業用管的生產。



2.工業用不銹鋼管的市場分析

不銹鋼管制管機是適用范圍很廣的鋼材品種之一,包括火電站和核電站、油氣開采、煉油、化工、化肥、環保、汽車、交通運輸、供水、輕工、醫藥以及航空、航天等部門都大量使用不銹鋼無縫管和焊管。以下重點分析能源開發和制造業對不銹鋼管的需求。


2.1 油氣鉆采用不銹鋼管

石油和天然氣是重要的能源和化工原料,在油氣的勘察、鉆采、集輸、預處理、煉制和長距離輸送到用戶的全過程中都離不開鋼管。油氣鉆采行業是無縫鋼管的最大專業用戶,消耗最多的油套管、集輸管,一般采用屈服強度為400~800MPa的碳錳鋼和低合金鋼制造。而對于有酸性氣體(CO2,CO2+H2S)和氯離子(Cl-)腐蝕的油、氣井,就需要采用耐腐蝕的不銹鋼做油套管和集輸管。在全球范圍內,新增油氣資源多數在沙漠、寒冷地帶,特別是海洋大陸架成為各國爭奪資源的焦點。根據井內條件和腐蝕介質的情況,分別采用合金鋼、不銹鋼直到高鎳合金,可見不銹鋼在油氣開發中具有廣泛的應用前景。


如用量大的馬氏體不銹鋼管最早是采用傳統的2Cr13鋼,近年來國外開發了超馬氏體不銹鋼(S13Cr也稱為軟馬氏體或可焊接馬氏體不銹鋼),主要是將含碳量降到0.01%~0.07%,典型的合金含量為12%~13%Cr,2.0%~6.5%Ni,0~2.5%Mo。超馬氏體不銹鋼由于具有屈服強度高(σ0.2為550~850MPa),沖擊韌性好,耐蝕性好,又可用常規方法焊接,總成本比雙相不銹鋼降低35%~40%等優點,因此在海洋石油、天然氣工業中得到廣泛使用,全球消費量約50萬t,僅日本2001年就生產21.25萬t,占日本不銹鋼管的71%。目前我國年消費量不足1萬t,從使用水平看,相當于國外20世紀70~80年代的情況,即主要是依靠在碳錳鋼中添加緩蝕劑,不僅事故頻發,運行費用也比不銹鋼無縫管高。特別是近年重慶市高H2S含量天然氣井噴的惡性事故發生后,油氣鉆采業對耐腐蝕鋼管有了更嚴格的質量要求和更迫切的市場需求。超馬氏體不銹鋼管就是能滿足這一市場需求的急需開發的產品。


2.2 石油化工用不銹鋼管

隨著石化廠生產裝置年處理能力的提高,以及合金和不銹鋼管的用量占整個鋼管總量的比例的成倍增加,煉制含硫原油的比例增加,并對成品油的質量要求也越來越高,Φ219mm以上的大口徑鋼管的需求比例大幅度提高。石化用不銹鋼主要是304、316和316L;合金鋼以Cr5Mo等耐熱鋼為主。由于Cr5Mo鋼在使用中存在一些問題,擬逐漸向Cr9Mo鋼(通常稱為半不銹鋼,日本也將耐熱鋼統計到不銹鋼中)過渡,使用壽命可提高3~4倍。目前石化行業年需不銹鋼管約4萬t。


2.3 化工用不銹鋼管

化工行業是不銹鋼管的一大用戶,年需不銹鋼管約3萬t,其中化肥工業用量最大,要求也最高。化工行業用不銹鋼管有以下一些特點:
(1)化工產品有幾萬個品種,所用不銹鋼管的
規格雜,鋼種多,批量小。
(2)絕大部分鋼管規格∧Φ219mm,其中∧
Φ159mm的占1/2以上。
(3)使用環境腐蝕性強,所用鋼管更換周期短。


2.4 火電站用不銹鋼管

目前我國電站用不銹鋼管的數量相對較少,主要用于鍋爐的過熱器和再熱器的小口徑管,年需求量約3萬t (含T91鋼)。這主要是由于以前電廠和鍋爐制造廠的資金不足,在許多應該用較高合金含量鋼管的地方,用了較低合金含量的鋼管代替,以降低采購成本(但相應要增加鋼管壁厚,也增加了制造和維修費用)。隨著國民經濟的進一步發展,資金情況好轉,發展大容量、高參數電站的條件更趨成熟,不銹鋼管在電力行業中將得到更廣泛的應用。


2.5 核電站用不銹鋼管我國目前核電總容量不到1000萬kW,到2020年將達到4000萬kW,并要求核電用材料全部國產化。1座100萬kW壓水堆核電站需用各種不銹鋼管1255t。預計今后10多年內需核電用不銹鋼無縫管約4萬t。


3 不銹鋼管生產技術的發展趨勢

3.1不銹鋼無縫管管坯連鑄
生產不銹鋼管坯最好的方式是采用連鑄機。不銹鋼連鑄坯與傳統的鋼錠-軋坯相比,金屬收得率提高10%~15%,管坯質量更好,并節省能源,降低生產成本。國外不銹鋼管坯已基本連鑄化,連鑄機以立式和弧型為主,也有使用水平連鑄機的。當使用大噸位冶煉爐而管坯規格少時,宜選用弧型連鑄機;當使用小噸位冶煉爐(如30t 以下)而管坯規格多,且還要生產方坯、扁坯和圓坯時,宜選用投資很低、操作方便的水平連鑄機。此外,還使用離心澆鑄空心坯和電渣重熔錠。


3.2 不銹鋼無縫管的生產方式

不銹鋼無縫管的生產方式主要包括熱擠壓、熱軋和冷加工工藝。
(1)熱擠壓工藝
熱擠壓工藝是國外熱加工不銹鋼無縫管的主要生產工藝。擠壓與軋制(縱軋、斜軋)生產方法相比,擠壓法的特點是金屬在變形過程中受到三向壓應力。在這種最佳狀態下,對于變形抗力大、熱塑性差的不銹鋼管可以獲得較好的內外表面質量和金相組織。由于立式液壓穿孔工藝設備的改進,可使擠壓后的荒管壁厚精度達到5%~7%。擠壓機工模具易于制造和更換,適合生產小批量、多規格不銹鋼管,特別是適合生產斜軋穿孔機難以加工的高合金鋼材。
(2)熱軋工藝
在國內,不銹鋼管坯穿孔普遍采用二輥式斜軋穿孔機,不僅常用的奧氏體不銹鋼,包括難變形的雙相不銹鋼和高溫合金也都可以在二輥斜軋穿孔機上成批生產。如選用二輥式錐形輥穿孔機,可生產的鋼種,毛管表面缺陷特別是內表面缺陷如內折、內裂較少,同時生產出的毛管壁厚更薄,經過各種軋管機(縱軋、斜軋)可將管壁軋得更薄,從而減少冷拔(軋)道次,生產率和成材率得到提高,經濟效益顯著增加。
(3)冷加工工藝
不銹鋼有50%~80%是通過冷加工出成品管的。冷加工工藝基本上有3種,即冷拔工藝、冷軋工藝、冷軋-冷拔聯合工藝。冷加工不銹鋼管大多采用冷軋-冷拔聯合生產工藝,并以冷軋為主、冷拔為輔。
冷軋-冷拔聯合生產工藝的優點是:鋼管質量好,冷軋鋼管壁厚精度較高,表面質量較好,冷拔確保鋼管外徑精度;冷加工周期短,減少了中間脫脂、熱處理、縮口、矯直等工序,節省能源,減少金屬消耗;可采用大規格荒管生產小直徑的鋼管,簡化原料規格種類。冷軋機、冷拔機正向高速、高精度、長行程、多線方向發展。現代冷軋機可實現大減徑量和大減

壁量,軋制變形量的80%在冷軋機上完成。采用冷軋定壁、輔以冷拔改變規格和控制外徑,滿足不同品種和規格的要求。


3.3 不銹鋼焊管的焊接技術

焊接工藝的進步加速了不銹鋼焊管生產的發展,多種焊接方法的應用進一步提高了焊接質量和生產率。目前,工業上應用的不銹鋼焊接方法主要有鎢極氬弧焊、高頻焊、等離子弧焊等,使用最多的是鎢極氬弧焊和高頻焊。
(1)鎢極氬弧焊
不銹鋼焊管要求熔深焊透,不含氧化物夾雜,熱影響區盡可能小,鎢極惰性氣體保護氬弧焊具有較好的適應性,焊接質量高,焊透性能好,其產品在化工、核工業和食品等工業領域得到廣泛應用。焊接速度不高是氬弧焊的不足之處,為提高焊接速度,國外研究開發了多種方法。多焊炬氬弧焊適用于奧氏體和鐵素體不銹鋼管的焊接。
(2)高頻不銹鋼焊管機
高頻焊用于碳鋼焊管生產已經有40多年的歷史,但用于焊接不銹鋼管確屬較新的技術。高頻焊生產的經濟性,使其產品更為廣泛地用于建筑裝飾、家用器具和機械結構等領域。因為高頻焊接速度快,給清除焊管內毛刺帶來困難,這也是目前高頻焊不銹鋼管尚不能為化工、
核工業所接受的原因之一。從焊接材質看,高頻焊可以焊接幾種類型的奧氏體不銹鋼管。同時,新鋼種的開發和成型焊接方法的進步,鐵素體不銹鋼AISI 409等鋼種也可成功地進行焊接。
(3)組合焊接技術
不銹鋼管的各種焊接方法均有各自的優點和不足。如何揚長避短,將幾種焊接方法加以組合形成新的焊接工藝,滿足人們對不銹鋼焊管質量和生產效率的要求,是當前不銹鋼焊管技術發展的新趨勢。經過近幾年的探索研究,組合焊接工藝已取得了進展,日本、法國等國家已掌握一定的不銹鋼焊管生產組合焊接技術。組合焊接方法有:氬弧焊+等離子焊、高頻
焊+等離子焊、高頻預熱+三焊炬氬弧焊、高頻預熱+等離子焊+氬弧焊。組合焊接提高焊速十分顯著。對于采用高頻預熱的組合焊接生產的鋼管的焊縫質量與常規的氬弧焊、等離子焊相當,焊接操作簡單,整個焊接系統易實現自動化,這種組合易于與現有的高頻焊接設備銜接,投資成本低,效益好。


3.4 不銹鋼管的熱處理

不銹鋼管的熱處理,國外普遍采用帶保護性氣體的無氧化連續熱處理爐,進行中間熱處理和最終的成品熱處理。由于可以獲得無氧化的光亮表面,從而取消了傳統的酸洗工序。這一熱處理工藝的采用,既改善了鋼管的質量,又避免了酸洗造成的環境污染。


3.5 脫脂工藝

不銹鋼冷加工管的脫脂是相當重要的工藝。脫脂不凈的鋼管在隨后的熱處理工藝中往往會導致鋼管內外表面的局部增碳,從而影響不銹鋼管最重要的抗腐蝕性能。采用有機溶劑脫脂技術,脫脂效果好,自動化程度高。為了去除冷軋、冷拔潤滑時殘存在鋼管表面的油污,提高熱處理鋼管質量并防止滲碳,采用了除油效果好、技術裝備先進的有機溶劑脫脂裝置。常用的有機溶劑有三氯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烷、氯化甲烷,使用較多的是三氯乙烯。此種溶劑使用效果好,易回收,毒性低。


3.6 不銹鋼管拋光工藝

拋光工序是在不銹鋼管生產過程中多次進行的,目的是清除半成品管的主要缺陷如裂紋、折疊等,提高成品管表面光潔度。國外普遍采用砂帶拋光機進行拋光,極少有因表面缺陷而致的廢品。而我國用人工布輥拋光,甚至采用最簡單的砂輪修磨辦法,勞動強度高,污染環境,用力不均會造成鋼管“多角”、“拋焦”、“不圓”等缺陷。


3.7 精整設備

配備現代化的精整設備,加強質量控制是當代不銹鋼管生產的重要環節。高精度矯直機、冷態推壓及旋壓縮口機、多頭(6~8頭)拋光機、全長標記裝置等,都是目前世界上廣泛采用的高效率的不銹鋼管精整生產設備。不銹鋼管精整工段設置的無損探傷工序,是必不可少的質量檢測手段。無損檢測技術的進步,使更多的廠家采用了渦流、超聲波組合探傷機組,并配備激光測徑、超聲波測厚裝置。這種組合探傷機組具有先進的信息處理系統,測得的信號全部數據化,經過計算機處理并儲存,自動化程度高,生產效率高。

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