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地质管是我国开发专用无缝钢管早的品种之一,1955年6月鞍钢无缝钢管厂,按照原苏联标准ГОСТ 6238-1952“用内接头连接的地质钻探岩芯管及其套管”,生产出了我国批Φ146mm×4.5mm和Φ146mm×7.5mm地质套管。1954年鞍钢参照ГОСТ 6238-1952标准,制定了鞍钢企业标准437-1954。接着原冶金部颁布了部颁标准“用内接头连接的地质钻探岩芯管及其套管”冶标19-1957,并于1963年修订为YB 236-1963。
1956年鞍钢无缝钢管厂按照原苏联标准ЧMTY 3343-1953“地质钻探杆管”生产出我国批地质钻杆管,1957年鞍钢参照ЧMTY 3343-1953,制定了企业标准鞍标438-1957;1960年上海钢管厂开始生产地质管(45钢),1957年原冶金部颁布了部颁标准“地质钻探杆管”冶标21-1957,1963年修订为YB 235-1963。1970年原冶金部将两个标准经过修改合并为1个标准“地质钻探用钢管”YB 235-1970。
标准公布后,鞍钢无缝钢管厂、成都无缝钢管厂、上海钢管厂、北京钢厂等无缝钢管生产厂普遍按此标准生产DZ40、DZ50和DZ55钢级的中小直径地质管,并开始研制生产供应DZ60、DZ65钢级的地质钻探管。大直径地质管主要由成都无缝钢管厂生产供应。
20世纪70年代中期,随着金刚石钻井技术的引进,原冶金部以瑞典CMS和日本JIS标准为蓝本,制订了YB 848-1975“小口径钻井用钢管”标准,并于1975年正式颁布实施。随着我国金刚石钻井技术的发展,YB 848-1975标准已不适应生产要求,为与国际标准相适应,借鉴美国DCDMA标准,制定了“金刚石岩芯钻采用无缝钢管”标准GB 3423-1982,取代YB 848-1975。
1982年无锡钢厂开始试制、生产供应DZ75钢级的地质钻探用冷拔钢管,生产规格为Φ55.5mm×4.75mm、Φ73mm×5mm和Φ88.5mm×5.5mm。
1987年成都无缝钢管厂根据国内对热轧大中直径地质钻探管的需要,制定了“地质钻探用无缝钢管”企业标准Q/CG 51-1987(1999年修改为“地质钻探用光管”Q/CG 51-1999),该标准中增加了部分大直径钢管规格(YB 235-1970中没有的),使地质钻探管的外径系列、壁厚和技术要求与API标准基本一致,填补了冶标YB 235-1970的不足,满足了我国地质钻探用管的需要。
1993年对标准的管理进行了调整,将标准“金刚石岩芯钻采用无缝钢管”GB/T 3423-1982调整为行业标准,原冶金部对其进行了修订并公布为部颁标准YB/T 5052-1993。
管坯加热温度是指管坯的出炉温度。它的确定应保证该钢种在塑性的范围内实施主变形,确定加热温度的基础是铁、碳平衡图,在实际操作中,一般应考虑以下因素。①钢种。不同的钢种对应其不同的加热温度。②温降。环形加热炉到轧机工艺线上新产品的温降(外)大小,一般应保证变形终了前的金相组织在单相区。③加热缺陷。应防止钢坯过热甚至过烧。
相对于其他大型连续式炉环形炉的维护检修工作量更少。其原因是:①它的炉底转动非常慢,有的几乎1~2h才转动1圈,机械磨损小。②炉子高温部分被很厚的耐火材料包住,不会使机械部分受到高温的损坏。在例行检修和维护时,一般只是清洗各机械的轴承,更换磨损件
定心装置主要是防止顶杆在穿孔过程高速旋转时产生速度的抖动,保持穿孔过程稳定,防止毛管由此产生严重的偏心或顶杆弯曲。定心装置一般设置3~4架,随着毛管长度的增加,定心装置可有5~7架。
通常每台定心装置由3个互成120°的定心辊组成。1个上定心辊和2个下定心辊。穿孔时定心装置的动作如下所述。
(1)当管坯咬入至毛管接近定心装置前,机架定心辊及时将顶杆抱住,并随顶杆一道转动(随动辊),以使顶杆轴线保持在轧制线上,不至于产生过度的甩动。
(2)当毛管前端接近某一架定心装置时,3个定心辊同时打开一个小距离(即毛管位置),使毛管进入3个定心辊之间并旋转前进。此时定心装置起到毛管导向及防止毛管过度甩动的作用。定心辊打开的间距(毛管位置)应根据毛管直径予以调整,通常3个定心辊的间距(直径)选取毛管的外径加毛管的跳动量(8~12 mm)。
(3)当穿孔过程完成后,上定心辊上抬起一个较大距离(打开位置)。此时,安置在定心辊之间的升降辊道升起将毛管拖住,转动辊道可输送毛管。
定心辊的驱动早由汽缸完成,主要在小型机组上使用。现代的极大型机组通常都采用液压缸驱动,并实现自动控制。
(一)质量要求①钢的化学成分:钢的化学成分是影响无缝钢管性能主要的因素之一,也是制定轧管工艺参数和钢管热处理工艺参数的主要依据。a. 合金元素:有意加入,根据用途b. 残余元素:炼钢带入,适当控制c. 有害元素:严格控制(As、Sn、Sb、Bi、Pb),气体(N、H、O)炉外精炼或电渣重熔:提高钢中化学成分的均匀性和钢的纯净度,减少管坯中的非金属夹杂物并改善其分布形态。②钢管几何尺寸精度和外形a. 钢管外径精度:取决于定(减)径方法、设备运转情况、工艺制度等。外径允许偏差 δ=(D-Di)/Di × D: 或小外径mmDi:名义外径mmb. 钢管壁厚精度:与管坯的加热质量,各变形工序的工艺设计参数和调整参数,工具质量及其润滑质量等有关壁厚允许偏差: ρ=(S-Si)/Si× S:横截面上或小壁厚Si:名义壁厚mmC.钢管椭圆度:表示钢管的不圆程度。d. 钢管长度:正常长度、定(倍)尺长度、长度允许偏差e. 钢管弯曲度:表示钢管的弯度:每米钢管长度的弯曲度、钢管全长的弯曲度f. 钢管端面切斜度:表示钢管端面与钢管横截面的倾斜程度g. 钢管端面坡口角度和钝边5.钢管表面质量:表面光洁要求a. 危险性缺陷:裂纹、内折、外折、轧破、离层、结疤、拉凹、凸包等。b. 一般性缺陷:麻坑、青线、划伤、碰伤、轻微的内、外直道、辊印等。产生原因:① 由于管坯的表面缺陷或内部缺陷所带来的。② 生产过程中产生的,如轧制工艺参数设计不正确,模具表面不光滑,润滑条件不好,孔型设计及调整不合理。③ 管坯(钢管)在加热轧制,热处理以及矫直过程中,如果因为加热温度控制不当,变形不均匀,加热冷却速度不合理或矫直变形量太大而产生过大的残余应力,那么也有可能导致钢管产生表面裂纹。6.钢管理化性能:常温力学性能、高温力学性能、低温性能、抗腐蚀性能。钢管的理化性能主要取决于钢的化学成分,组织结构和钢的纯净度以及钢管的热处理方式等。7.钢管工艺性能:压扁、扩口、卷边、弯曲、焊接等。8.钢管金相组织:低倍组织(宏观)、高倍组织(微观) M、B、P、F、A、S9.钢管特殊要求:合同附件、技术协议。(二)无缝钢管质量检验方法:1.化学成分分析:化学分析法、仪器分析法(红外C—S仪、直读光谱仪、zcP等)。①红外C—S仪:分析铁合金,炼钢原材料,钢铁中的C、S元素。②直读光谱仪:块状试样中的C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni、Cn、A1、W、V、Ti、B、Nb、As、Sn、Sb、Pb、Bi③N—0仪:气体含量分析N、O2.钢管几何尺寸及外形检查:①钢管壁厚检查:千分尺、超声测厚仪,两端不少于8点并记录。②钢管外径、椭圆度检查:卡规、游标卡尺、环规,测出点、小点。③钢管长度检查:钢卷尺、人工、自动测长。④钢管弯曲度检查:直尺、水平尺(1m)、塞尺、细线测每米弯曲度、全长弯曲度。⑤钢管端面坡口角度和钝边检查:角尺、卡板。3.钢管表面质量检查:①人工肉眼检查:照明条件、标准、经验、标识、钢管转动。②无损探伤检查:a. 超声波探伤UT:对于各种材质均匀的材料表面及内部裂纹缺陷比较敏感。标准:GB/T 5777-1996 级别:C5级b. 涡流探伤ET:(电磁感应)主要对点状(孔洞形)缺陷敏感。 标准:GB/T 7735-2004级别:B级c. 磁粉MT和漏磁探伤:磁力探伤,适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测。标准:GB/T 12606-1999 级别: C4级d. 电磁超声波探伤:不需要耦合介质,可以应用于高温高速,粗燥的钢管表面探伤。e. 渗透探伤:荧光、着色、检测钢管表面缺陷。4.钢管理化性能检验:①拉伸试验:测应力和变形,判定材料的强度(YS、TS)和塑性指标(A、Z)纵向,横向试样 管段、弧型、圆形试样(¢10、¢12.5)小口径、薄壁 大口径、厚壁 定标距。备注:试样断后伸长率与试样尺寸有关 GB/T 1760②冲击试验:CVN、缺口C型、V型、功J 值J/cm2标准试样10×10×55(mm) 非标试样5×10×55(mm)③硬度试验:布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV等④液压试验:试验压力、稳压时间、 p=2Sδ/D5.钢管工艺性能检验过程:①压扁试验:圆形试样 C形试样(S/D>0.15) H=(1+2)S/(∝+S/D)L=40~100mm 单位长度变形系数=0.07~0.08②环拉试验:L=15mm 无裂纹为合格③扩口和卷边试验:顶心锥度为30°、40°、60°④弯曲试验:可代替压扁试验(对大口径管而言)6.钢管金相分析:①高倍检验(微观分析):非金属夹杂物100x GB/T 10561 晶粒度:级别、级差组织:M、B、S、T、P、F、A-S脱碳层:内、外。A法评级:A类-硫化物 B类-氧化物 C类-硅酸盐 D-球状氧化 DS类。②低倍试验(宏观分析):肉眼、放大镜10x以下。a. 酸蚀检验法。b. 硫印检验法(管坯检验,显示低培组织及缺陷,如疏松、偏析、皮下气泡、翻皮、白点、夹杂物等。c. 塔形发纹检验法:检验发纹数量、长度及分布。(三)中国现行无缝钢管标准:1.现行无缝钢管标准:共有47项 其中:GB 25 项 HB 3 项 特殊用途19项;基础 2项 产品 45项2.常用标准:① GB/T 2102-2006 钢管的验收、包装、标志和质量证明书。② GB/T 17395-2008 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差。③ GB 5310-2008 高压锅炉用无缝钢管。④ GB 9948-2013 石油裂化用无缝钢管。⑤ GB 6479-2013 高压化肥设备用无缝钢管。⑥GB 18248-2008 气瓶用无缝钢管。
焊接钢管也称焊管,是用钢板或钢带经过卷曲成型后焊接制成的钢管。焊接钢管生产工艺简单,生产效率高,品种规格多,设备投资少,但一般强度低于无缝钢管。 20世纪 30 年代以来,随着优质带钢连轧生产的迅速发展以及焊接和检验技术的进步,焊缝质量不断提高,焊接钢管的品种规格日益增多,并在越来越多的领域代替了无缝钢管。焊接钢管按焊缝的形式分为直缝焊管和螺旋焊管。直缝焊管生产工艺简单,生产效率高,成本低,发展较快。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高,能用较窄的坯料生产管径较大的焊管,还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比,焊缝长度增加 30~ ,而且生产速度较低。因此,较小口径的焊管大都采用直缝焊,大口径焊管则大多采用螺旋焊。
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