我国特大直径热轧无缝钢管品种和装备发展历程的学习体会

文献概况与研究价值

本文由中国金属学会轧钢分会成海涛于2023年发表于《钢管》第52卷第5期，系统回顾了我国特大直径热轧无缝钢管品种和装备的发展历程，分析了各类生产机组的工艺特点和适应范围。作为长期从事钢管制造技术研究的专业技术人员，我认为这篇文献具有重要的行业参考价值和历史文献价值。它清晰地梳理了我国从依赖进口到自主生产的特大直径无缝钢管技术发展脉络，为行业技术人员了解装备选型和工艺优化提供了系统性的知识框架。

主要生产工艺路线分析

挤压管机组

挤压管机组可以生产包括碳钢管、合金钢管、不锈钢管、高温合金管和耐蚀合金管等多种品种，但生产成本较高。挤压工艺的特点是通过模具对管坯进行径向压缩和轴向拉伸，实现管壁减薄和扩径。从焊接和材料加工的角度来看，挤压工艺属于塑性变形加工，不涉及焊接接头，因此不存在焊缝缺陷问题。但挤压过程中管坯温度梯度大、变形不均匀，容易产生内部裂纹和壁厚不均等缺陷。挤压管机组的适用场景主要是高合金钢、不锈钢和特种合金管的批量生产。

二辊斜轧管机组

二辊斜轧管机组可生产碳钢管和合金钢管，生产效率高，壁厚精度高，但对于高合金钢、不锈钢、高温合金和耐蚀合金钢管的生产存在困难。斜轧工艺利用两个倾斜轧辊的旋转运动对管坯进行连续的径向压缩和轴向推进，实现连续的扩径减薄。从制造工艺的角度来看，斜轧工艺的优势在于连续生产、效率高、尺寸精度高，但工艺窗口较窄，对钢种适应性有限。斜轧管机组适合大批量生产普通碳钢和合金钢管。

周期轧管机组

周期轧管机组比斜轧管机组适应的钢管品种范围更宽，轧制时的变形量更大，但尺寸精度低。周期轧管机组采用间歇式轧制方式，通过多道次、多机架的交替轧制实现大变形量的扩径减薄。从工艺控制的角度来看，周期轧管的优势在于对钢种适应性强、变形量大，但尺寸精度控制困难，需要后续的精整工序。周期轧管机组适合生产大变形量、多品种的特大直径钢管。

三类机组的综合对比

供坯方案与工艺优化思考

供坯方案选择

文献提出了各类特大直径热轧无缝钢管生产机组的供坯方案。从工程实践的角度来看，供坯方案的选择需要考虑以下因素：

• 管坯直径与成品管外径的匹配关系，决定了扩径比和减薄比。
• 管坯材质与成品管钢种的匹配关系，影响轧制温度和变形抗力。
• 管坯的内部质量，包括偏析、夹杂、裂纹等缺陷，直接影响成品管的质量。
• 管坯的加热温度和加热制度，影响轧制性能和成品管的组织性能。

工艺优化的关键技术

从钢管制造的角度来看，特大直径热轧无缝钢管的生产工艺优化应重点关注以下几个方面：

1. 管坯质量：管坯的内部质量是成品管质量的基础。建议采用真空冶炼、电渣重熔等优质冶炼工艺，严格控制管坯的化学成分偏析和夹杂物含量。
2. 加热工艺：加热温度过高会导致晶粒粗大和表面氧化严重，过低则变形抗力增大、轧制困难。建议根据钢种特性制定精确的加热制度，采用分段控温加热。
3. 轧制规程：合理的轧制规程应综合考虑变形量分配、道次压下率、轧制速度等参数，确保变形均匀、尺寸精度可控。
4. 冷却工艺：轧后冷却速率直接影响成品管的组织性能。对于高合金钢和不锈钢，建议采用控温冷却或正火处理，以获得均匀的组织结构和良好的力学性能。

从焊接技术角度的延伸思考

虽然特大直径热轧无缝钢管的生产不涉及焊接工艺，但从钢管应用的完整生命周期来看，焊接仍然是钢管工程中不可回避的关键环节。特大直径钢管在实际工程中通常需要与管件、法兰等进行焊接连接。由于特大直径钢管的壁厚较大，焊接工艺面临以下挑战：

• 多层多道焊：大壁厚钢管需要多层多道焊接，焊接热输入大，热影响区（HAZ）宽，易产生粗晶组织和脆化现象。
• 焊接残余应力：大直径厚壁钢管的焊接残余应力大，可能导致应力腐蚀开裂（SCC）和延迟裂纹。
• 预热和层间温度控制：对于低合金高强钢和不锈钢，需要严格控制预热温度和层间温度，防止冷裂纹和热裂纹。
• 焊后热处理：大直径厚壁钢管焊接后通常需要进行焊后热处理（PWHT），以消除残余应力和改善HAZ组织。

学习心得与行业展望

通过研读这篇文献，我对我国特大直径热轧无缝钢管行业的发展历程有了更加清晰的认识。从装备技术来看，我国已经形成了挤压、斜轧、周期轧等多种工艺路线并存的格局，能够满足不同钢种、不同规格的钢管生产需求。从技术发展趋势来看，未来特大直径无缝钢管的生产将向更高效率、更高精度、更多品种方向发展。作为钢管制造技术人员，我认为应重点关注以下技术方向：一是先进冶炼技术（如真空感应熔炼、电渣重熔）在管坯生产中的应用；二是智能化轧制控制技术在工艺优化中的应用；三是新型轧制装备（如多辊斜轧、连轧扩管）的研发和应用。该文献为我国特大直径热轧无缝钢管行业的技术发展提供了重要的历史参考和方向指引，值得行业技术人员深入研读和借鉴。