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众所周知,采用大口径厚壁管道(外径400mm以上,外径与壁厚比为55~90)输送液体和汽体物质是为合理经济的,但是,随着被输送液体和汽体的温度和压力的升高,管道破裂的危险也增大。为了保证管道的有效必需从材料和生产工艺二个方面提高质量以满足性能要求。就钢管生产工艺而言重点在于采用什么方法生产毛坯。
钢管的工作应力及壁厚关系
图1所示为一圆柱形容器,其直径为D,壁厚为长度为L在内压p的作用下,容器的鈥、横截面上都将产生应力日,用截面法将容器沿截面战开,鈥截面上的拉应力为可以类似地推出横截面上的应力仅为上述应カ的一半。传递高压流体的管道的危险截面是鈥截面。设想火电站汽水管汽水压カ为5MPa约50大气压),内直径D为1000mm,壁厚为10mm,汽水管鈥截面上将产生约250MPa的工作应カ。
考虑温度对屈服极限的影响一般中低碳钢是无法胜任的但采用高强度合金钢则不仅价格高而且成形更为困难。因此采用高治金质量的低碳钢制作厚壁管就显得十分经济。
因为壁厚增加一倍,则应力σ降到原来的一半;汽水在管道中长期流动腐蚀不可避免,壁厚大则管道的寿命也可延长2沖孔拉仲法成形大口径厚壁管将加热好的钢锭放入冲孔胎模中先冲一个盲孔,然后放入拔伸胎模中进行拔长而生产厚壁管的方法称为冲孔拉伸法。
厚壁无缝钢管在机械、石油、化工等行业应用广泛,传统的切割工艺存在加工效率低、自动化程度低等问题.近年开发的钢管数控仿形锯切技术使用专用锯切设备和锯片,不仅能够快速、的锯切大直径ERW焊管,而且在大型厚壁无缝钢管的生产和加工中得到了应用.由于采用了数控仿形锯切的原理,可以使用较小直径的硬质合金齿涂层锯片锯切 φ720mm×60 mm 的钢管,适用钢级达到N80以上.经过生产使用证明,厚壁无缝钢管的仿形锯切生产效率高、锯切质量好,工作噪音低,性能好.
随着机械、石油、电力等行业的快速发展，对大直径厚壁无缝钢管的需求不断增加。为此，国内近年来新建了多条厚壁钢管生产线和石油钢管加工线，对钢管的切断加工提出了更高要求。对于大规格厚壁无缝钢管，传统的切断方法主要有旋转式切管机和双金属带锯机两种形式。它们的特点是投资少，但加工效率较低，而且不易于形成自动化锯切生产钱，因而自动化程度不高，难以适应钢铁行业中连续式、大批量生产的需要，因此急需开发一种新型的厚壁无缝钢管锯切技术和工艺方法。
某型号产品中的贮油缸筒体,该零件具有以下特点:
①体是由51mm×3mm钢管经旋压封口而成;②在简体壁多处局部由塑性胀形加工而成的向外凸包或扩径段,凸包或扩径段构成缸筒,局部外径尺寸公差为1T10或IT12。因此,该简体的胀形加工属超长径比厚壁钢管的精密胀形。
工艺分析
(1)该零件长度较大,成形部位分布在简体的不同部位,成形部位的位置尺寸又受到旋压封口的影响,如果在封口后胀形,将会造成局部胀形部位位置尺寸不准,而且模具设计困难。
(2)该零件成形部分的形状尺寸差别较大。既有整体成形,又有局部成形,而且,局部成形部分尺寸差别较大,如果一次成形出所有成形部分,必然会造成模具设计的困难和加工的困难,而且成功的把握性很小。
(3)该零件属超长径比厚壁钢管,所需成形力较大。在金属塑性加工中,该零件的成形适合胀形工艺。胀形工艺一般可分为刚性胀形与软凸模胀形刚性胀形适用胀形力较大,但模具结构复杂,且受模具结构与强度设计的限制,一般适用于零件长径比较小及相对料厚较溥的零件成形,而该零件长径比较大,属细长零件,若采用该方法,模具的强度和刚性都难以保证。软凸模胀形适合长径比较大的零件,其模具结枃较简单,但受软凸模材料性能的限制,一般只适用成形力较小的薄壁件的胀形加工。由于该简体材质为钢材,厚度较大,所需胀形力较大,所以采用软凸模胀形也无法达到该零件成形的需要,因此,该零件的成形具有较大的难度。
胀形工艺及模具结构
根据以上分析,要使该零件成形部分的位置准确,且不受封口部分的影响,那么零件的成形工艺应放在旋压封口之前进行,以成形的位置尺寸确定旋压尺寸,这样同时可避免成形力对旋压部分形状的影响.
厚壁钢管小口径厚壁无缝管是指外径和壁厚之比小的钢管，目前小口径可达到3mm，壁厚小到1mm.。常见规格为：外径mm壁厚mm;;;;小口径厚壁无缝钢管重量公式:[(外径-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)
主要用做石油地质钻探管、石油化工用的裂化管、锅炉管、轴承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构管等。;;;;小口径厚壁无缝钢管材质包括：10#、20#。25#、35#、45#、16Mn等。
生产工艺流程圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径（或减径）→冷却→矫直→水压试验（或探伤）→标记→入库按生产方法不同可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管等，;热轧无缝管一般在自动轧管机组上生产，实心管坯经检查并表面缺陷截成所需长度，在管坯穿孔端端面上定心然后送往加热炉加热在穿孔机上穿孔在穿孔同时不断旋转和前进，在轧辊和顶头的作用下，管坯内部逐渐形成空腔称毛管，再送至自动轧管机上继续轧制 经均整机均整壁厚，经定径机定径，达到规格要求，利用连续式轧管机组生产热轧无缝钢管是较先进的方法，若欲获得尺寸更小和质量更好的无缝管，必须采用冷轧冷拔或者两者联合的方法冷轧通常在二辊式轧机上进行，钢管在变断面圆孔槽和不动的锥形顶头所组成的环形孔型中轧制，冷拔通常在单链式或双链式冷拔机上进行挤压法即将加热好的管坯放在密闭的挤压圆筒内穿孔棒与挤压杆一起运动，使挤压件从较小的模孔中挤出，此法可生产直径较小的钢管。
常用材质为：10#无缝钢管、20#无缝钢管、45#无缝钢管、SA106B无缝钢管、ST45.8-Ⅲ低合金无缝钢管、20cr、40cr、16Mn低合金无缝钢管、Q345D低温合金无缝钢管、27SiMn低合金无缝钢管、12Cr1MoVG合金管、15CrMo、10CrMo910、Cr5Mo合金管、A335P11合金管、10CrMo910(P22)合金管、A335P91(T91)合金管、钢研102(12Cr2MoWVTiB)结构管：（GB/T）、流体管：（GB/T）、中低压锅炉管：（GB/T）、高压锅炉管：（GB/T）、石油裂化管：（GB/T）、液压支柱管：（GB/T）、化肥专用管：（GB/T）、钻探用钢管：（GB/T）、船舶用管：（GB/T）、合金管：（GB/T）、高压合金管：（GB/T）等一系列的钢管产品。材质为：10#、20#、35#、45#、20G、20Gr-50Gr、16Mn-45Mn、27SiMn、Cr5Mo、12CrMo(T12)、12Cr1MoV、10CrMo910、T91、15CrMo、35CrMo、40CrMo等一系列的钢管材质。
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