近30年來，我國不銹鋼管取得了快速發(fā)展，在油氣鉆采、石油化工、火核電站等能源行業(yè)及制造、建筑行業(yè)等得到廣泛的應用。不銹鋼管的工藝技術、裝備、品種、質量、市場需求等都有了飛躍式發(fā)展，形成了不同的不銹鋼管生產(chǎn)技術和工藝裝備，下面就不銹鋼管工藝技術和裝備方面的發(fā)展進行簡要的回顧。

    1 工藝技術與裝備的發(fā)展

    1.1 無縫管工藝技術與裝備的現(xiàn)狀和發(fā)展

    20世紀80年代以來，國家改革開放政策的實施，促進了經(jīng)濟快速發(fā)展，帶動了無縫鋼管行業(yè)的進步。無縫不銹鋼管的生產(chǎn)也得了快速地成長，引進了先進的工藝技術和裝備，如久立率先引進了3500t擠壓機，不僅使久立工業(yè)用不銹鋼無縫管的生產(chǎn)工藝和裝備跨入世界先進行列，而且作為擠壓生產(chǎn)工藝的探路者推動了我國不銹鋼無縫管工藝的變革，被列為當年度中國不銹鋼行業(yè)10件大事之一。對一些重要用途的不銹鋼管，如核電站用管（特殊規(guī)格）等，用戶多采用擠壓工藝生產(chǎn)供料為主，高端不銹鋼管的生產(chǎn)逐步實現(xiàn)常態(tài)化；冷軋、冷拔管生產(chǎn)裝備引進或國產(chǎn)化更是舉不勝舉，這些無縫管機組的引進投產(chǎn)，使我國無縫不銹鋼管工藝技術及裝備水平提高到了當代國際水平。

    目前，我國不銹鋼管應用領域“以冷軋、冷拔代熱軋”產(chǎn)品為主，熱軋管機組生產(chǎn)的不銹管主要還是為冷加工提供管坯料。國內(nèi)久立特材、寶鋼鋼管、太鋼鋼管、武進鋼管、中興能源、常熟華新、長城特鋼（成都無縫）、青山不銹、華迪鋼管等是高端無縫不銹鋼管生產(chǎn)的主力軍。

    在工藝技術方面，我國裝備先進的無縫鋼管生產(chǎn)線，大部分是1990年以后建成的。生產(chǎn)過程計算機控制、錐形穿孔機、軋輥全液壓壓下技術、集中變輥設計、軋輥單傳動、限動芯棒軋制、階梯芯棒軋制等先進技術得到普遍應用。隨著我國無縫鋼管行業(yè)工藝技術與裝備水平的不斷進步，不銹鋼管（含大直徑、厚壁）生產(chǎn)方式也呈多樣化發(fā)展，主要有擠壓機組、周期軋管機組、頂管機組、穿軋（穿孔+冷軋、冷拔）、熱軋+冷軋、冷拔方式等多種生產(chǎn)方法。另外，也有少量采用其他方式生產(chǎn)，如鍛造鏜孔等生產(chǎn)方式。

    1.1.1 熱擠壓工藝

    熱擠壓工藝是國外熱加工無縫不銹鋼管的生產(chǎn)工藝之一。與軋制生產(chǎn)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(tài)下，對于變形抗力大、熱塑性差的高端不銹鋼管可以獲得較好的內(nèi)外表面質量和金相組織，適合生產(chǎn)小批量、多規(guī)格不銹鋼管，特別適合生產(chǎn)斜軋穿孔機難以加工的高合金管材。

    雖然我國不銹鋼管生產(chǎn)采用“穿孔+冷拔、冷軋”的工藝較多，但采用擠壓法生產(chǎn)不銹鋼管的優(yōu)勢是可以直接使用連鑄坯作原料，產(chǎn)品質量比較穩(wěn)定，更換品種靈活，可以直接生產(chǎn)熱擠壓成品管，也可以生產(chǎn)各種異型斷面不銹鋼管。生產(chǎn)大直徑（厚壁）不銹鋼管除少量采用“穿孔+皮爾格軋制”工藝外（含頂管機組），基本上采用熱擠壓工藝。

    隨著高速化、自動化、大噸位擠壓機的應用，高強度、高韌性熱作模具等相關技術的發(fā)展，用擠壓法生產(chǎn)不銹鋼管或為冷加工提供荒管，是目前熱加工不銹鋼管的一種較好的和經(jīng)濟的方法。特別是生產(chǎn)難變形的不銹鋼管、高合金鋼管、厚壁管得到了迅速發(fā)展。圖1是某企業(yè)不銹鋼擠壓管生產(chǎn)主要工藝流程。

    圖1　不銹鋼擠壓管生產(chǎn)工藝流程

    1.1.2 熱軋工藝

    在國內(nèi)，不銹鋼管坯采用斜軋穿孔較多，不僅常用的奧氏體不銹鋼，而且難變形的雙相不銹鋼也可在斜軋穿孔機上生產(chǎn)，經(jīng)過各種軋管機（縱軋或斜軋）可將管壁軋得較薄，在為冷軋冷拔提供原料時，減少冷拔（軋）道次，可提高生產(chǎn)率和成材率，降成本增效益。

    較為常見的裝置包括Ф50、Ф90、Ф250系列熱軋穿孔機組。另一種TZC200錐形輥穿孔機組，采用組合式機架、錐形輥穿孔、全液壓快速換輥和數(shù)顯數(shù)控送進角調整技術，處于領先水平，達到當代國際水平，在國內(nèi)一些大型不銹鋼廠都有應用。

    1.1.3 冷軋、冷拔工藝

    在制管成型過程中，冷拔和冷軋在實際生產(chǎn)中效果異曲同工，所生產(chǎn)出的無縫管各有優(yōu)勢。目前，在我國不銹鋼制管裝備中，YLB100t、YLB150t、YLB250t、YLB550t等系列高精度冷拔機組較為常見，且口碑良好；而在冷軋管機組當中，LG30-H、LG60-H、LG110-H、LG250-H等系列機組是應用較多的機型。

    不銹鋼管有65％以上是通過冷加工制造的，冷加工工藝基本上有3種：即冷拔工藝、冷軋工藝、冷軋+冷拔工藝。冷加工不銹鋼管大多采用冷軋+冷拔生產(chǎn)工藝，并以冷軋為主、冷拔為輔。

    目前，世界上冷軋和冷拔工藝技術和裝備水平有了很大的發(fā)展。冷軋機、冷拔機正向高速、高精度、長行程、多線方向發(fā)展，可實現(xiàn)大減徑量和大減壁量，軋制變形量的80％左右在冷軋機上完成。采用冷軋定壁、輔以冷拔改變規(guī)格和控制外徑，滿足不同品種和規(guī)格的要求。這種軋機的工藝特點是：

    1）采用了慣性力和慣性扭矩垂直平衡機構，軋機往返次數(shù)提高；

    2）采用環(huán)孔型，長度比短行程軋機長70%，軋制變形的均勻性提高、送進量增加；

    3）采用長管坯，增加荒管長度，可生產(chǎn)超長鋼管，提高軋機生產(chǎn)率，提高軋制有效利用系數(shù)；

    圖2是某企業(yè)不銹鋼無縫管穿孔+（冷軋、冷拔）生產(chǎn)工藝流程。

    1.2 焊管工藝技術與裝備的現(xiàn)狀和發(fā)展

    近30年來，我國不銹鋼焊管引進了一批工藝技術先進的生產(chǎn)裝備，不銹鋼管工藝技術和裝備水平得到了明顯提高，生產(chǎn)能力有了較大幅度的增長。在品種、質量、產(chǎn)量、規(guī)格等方面達到了較高水平。

    1986年，太鋼不銹鋼管廠從瑞典引進連續(xù)成型直縫不銹焊管機組和Ф820 UOE成型不銹鋼焊管機組；2009年，久立特材引進日本FFX成型的中大口徑不銹鋼連續(xù)焊管生產(chǎn)線（630機組），結束了長度超過9m的大口徑不銹鋼焊管依賴進口的歷史，填補了國內(nèi)空白；此外，久立還從意大利引進壁厚可達80mm的大口徑不銹鋼厚壁管生產(chǎn)線，滿足了LNG在儲存、運輸?shù)确矫娴男枨螅豁樀氯A豐不銹鋼焊管公司引進德國Ф426mm不銹鋼直縫氬弧焊管機組等。

    此外，還有一批企業(yè)先后引進（或國產(chǎn)）不銹鋼焊管生產(chǎn)裝備，如武進不銹鋼管、中興能源、常熟華新、青山不銹、華迪鋼業(yè)等企業(yè)，均擁有當代水平的裝備。其產(chǎn)品范圍包括中小直徑不銹鋼管、不銹鋼復合管、油井管以及大直徑不銹鋼焊管、厚壁焊管等，為我國不銹鋼焊管發(fā)展奠定了基礎。

    主要的焊接設備是直縫高頻焊接設備、直縫雙面焊接工藝和螺旋埋弧焊接工藝。而MU-25M、MU-57M、MU-76M、MU-159M、MU-325M系列自動焊管機組是焊管生產(chǎn)企業(yè)里常見的設備。成型方法一般采用輥式連續(xù)成型；焊接方式采用氬弧焊或高頻焊，中小口徑的不銹鋼焊管一般采用連續(xù)輥式成型，在這些生產(chǎn)線中，中小規(guī)格機組居多，產(chǎn)品主要為裝飾管和工業(yè)用管。

    下面以ERW不銹鋼焊管為例描述主要生產(chǎn)工藝流程：

    板帶卷→開卷→矯平→切頭尾對焊→活套→成形→焊接→去外焊刺（去內(nèi)焊刺） →冷卻→定徑→渦流探傷→飛鋸切斷。

    切斷后的不銹鋼焊管，根據(jù)產(chǎn)品用途可分為以下3種情況：

    1）不需要熱處理和拉拔的焊管經(jīng)矯直→平頭→水壓→檢查→包裝→入庫；

    2）需要熱處理的焊管經(jīng)脫脂→光亮熱處理→矯直→超聲波探傷→平頭→水壓→ 檢查→包裝→入庫；

    3）需要拉拔的焊管經(jīng)脫脂→打尖→退火→矯直→酸洗→潤滑→拉拔→切頭→脫脂→光亮退火→精整→檢查→包裝→入庫。

    2 工藝技術和裝備的國產(chǎn)化

    我國不銹鋼管生產(chǎn)工藝、技術和裝備的發(fā)展道路是：全套引進-關鍵部分引進-消化吸收-自主創(chuàng)新。

    目前，我國擁有國際水平的各種無縫管機組，其中包括：Ф159-Ф508mm三輥連軋管機組、最大直徑Ф720mm周期軋管機組、最大直徑Ф1500mm頂管機組、1600噸-6.8萬噸熱擠壓管機組等。無論是引進還是國內(nèi)制造，裝備水平均達到了國際水平。值得一提的是2009年內(nèi)蒙古“包二機”國產(chǎn)3.6萬噸垂直擠壓機，擠出第一根大口徑厚壁無縫鋼管，打破我國不能生產(chǎn)大口徑（厚壁）擠壓鋼管的歷史；2012年河北宏潤5萬噸垂直擠壓機誕生；2015年青海康泰最大壓力6.8萬噸的擠壓和模鍛雙功能重型擠壓機組投產(chǎn)。這些都是我國自主創(chuàng)新的結果，使我國自主生產(chǎn)高合金、難變形、大口徑厚壁無縫鋼管成為現(xiàn)實，在替代進口的同時，也躋身國際市場。我國擠壓機組的發(fā)展為我國不銹鋼管（厚壁）國產(chǎn)化做出了貢獻。

    20世紀90年代以后，我國焊管工業(yè)進入了發(fā)展高峰，先后引進了各類先進機型的焊管機組，通過消化吸收，自主創(chuàng)新，開發(fā)了類似引進機型的焊管機組，極大促進了我國焊管工藝技術和裝備制造技術的提升，部分焊管企業(yè)技術裝備已處于國際先進水平，尤其是不銹鋼焊管機組，無論在新建機組數(shù)量上還是生產(chǎn)能力上都大于無縫不銹鋼管。目前，我國不銹鋼管生產(chǎn)能力主要集中在民營企業(yè)。

    雖然近期我國不會再大量新建各種鋼管機組，但針對現(xiàn)有裝備升級改造、設備維修，需要在現(xiàn)有基礎上，對薄弱環(huán)節(jié)進行研發(fā)改進、積累知識和經(jīng)驗，完成從“量到質”的轉變，進一步提高鋼管裝備制造水平。中國鋼管工藝技術與裝備正在從“取經(jīng)向傳經(jīng)”轉變，中國鋼管裝備制造業(yè)正在由制造走向創(chuàng)造。

    3 重大工藝技術和裝備的創(chuàng)新

    我國不銹鋼管在近30年內(nèi)發(fā)展較快，生產(chǎn)和技術有了較大突破，引進了一批工藝技術先進的工藝裝備，生產(chǎn)能力得到了提高，另外，熱軋（穿孔）生產(chǎn)無縫不銹鋼管已采用連鑄圓坯生產(chǎn)，這也是近30年內(nèi)取得的成績之一。

    從1986年起，開始引進國外裝備和技術生產(chǎn)不銹鋼管，到目前為止，不銹鋼管生產(chǎn)線眾多，但就鋼管機組大小而言，80％以上是中小規(guī)格機組，這是市場需求所致。

    值得驕傲的是，30年來我國在熱擠壓管領域取得驕人的成績，表1示出了我國主要的不銹鋼管擠壓機裝備。

    表1　國內(nèi)主要不銹鋼管擠壓機裝備

    總之，我國不銹鋼管在工藝技術、裝備創(chuàng)新方面雖然取得了一定的成績，但與國外先進水平相比，在設備自動化、技術創(chuàng)新能力、產(chǎn)品質量保證以及生產(chǎn)效率等方面還存在差距。我國不銹鋼管的生產(chǎn)技術和生產(chǎn)裝備表現(xiàn)為先進與落后并存，目前國內(nèi)一些重要領域使用的不銹鋼管，如不銹鋼高壓鍋爐管、航空航天用管、核電站用管等高端鋼管仍有部分需要進口，應盡快改變這種狀況，促進我國不銹鋼管生產(chǎn)的進步。

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責任編輯：王元

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