不銹鋼焊管的市場需求生產工藝以及新技術應用

 以前，航天、化工、化肥、化纖、能源、交通、輕工、食品等行業，主要便用不銹鋼無縫管，近年來由干連鑄連軋技術的進步，各種焊接新技術和無損檢測技術的應用，不銹鋼焊管質量不斷提高，可以部分替代不銹鋼無縫管，且價格比無縫管約低20%～30%。從而使不銹鋼焊管的需求量迅速增長，推動了我國不銹鋼焊管生產技術的發展。

一、市場需求預測

1988年我國不銹鋼的消費量為4.4萬噸，若按年增長率8%計，2000年需不銹鋼管11.1萬噸。如果焊管和無縫管各占50%(國外焊管占總量的60%左右)，則需不銹鋼焊管5.6萬噸。我國1991年不銹鋼焊管產量只有377噸，目前只有1萬噸左右。當前我國不銹鋼焊管生產與需求相差甚大，不銹鋼管平均每年增漲率約13%即5000～7000噸。

二、我國引進的不銹鋼焊管機組

 據不完全統計，從1986年起，我國相繼引進不銹鋼焊管機組37套，總生產能力約3萬噸。但到1993年末，也各種原因，機組開工率嚴重不足，實際產量僅約1萬噸。在引進的不銹鋼焊管生產線中，由于絕大部分采用氫弧焊，其工藝裝備僅到帶鋼焊接成管為止。無熱處理、檢側等后步配套工序，因此，只能生產一般用途的不銹鋼焊管，不能生產質量要求高的不銹鋼焊管。

三、不銹鋼焊管生產工藝

219mm以下不銹鋼焊管采用連續輥式成里，基本上與高頻直縫焊管相似。219mm以上采用壓力成型（UOE）或螺旋焊接。4.76mm以下采用焊后拉拔法生產毛細管。焊接方法有高頗焊、鎢電極情性氣體保護腳(TIG,或稱氬弧焊)、激光焊、電子束焊等。高繃焊不能保證焊縫的焊接質量，但焊接速度較高，適合于生產一般結構用及裝飾用不銹鋼焊管。而絕大多數不銹鋼焊管生產采用氫弧焊或籠弧焊與等離子焊結合的組合焊。

 裝飾用不銹鋼焊管要求表面磨拋處理，化工機械、鍋爐熱交換器用不銹鋼焊管要求平整內焊刺，焊縫組織固溶化熱處理，并需裝備焊縫質量監控及無損檢測系統。

  氫弧焊不銹鋼焊管生產工藝流程如下:

  板卷縱剪→帶鋼→開卷，矯平→切頭尾對焊→活套二成型→氬弧焊接→去外焊刺→(去內焊刺)→冷卻→定徑→渦流探傷→飛鋸切斷。

 切斷后的不銹鋼焊管根據產品用途又分以下3種情況:

   1. 不需要熱處理和拉拔的焊管經矯直→平頭→水壓，檢查→包裝，入庫；

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

   3. 需要拉拔的焊管經脫脂→鍛尖→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。

四、不銹鋼焊管新技術的應用

 1. 焊接技術

  由于不銹鋼焊管要求焊縫熔深焊透、不含氧化物夾雜、熱影響區盡可能小，在焊接方法中氫弧焊采用最多。其中應用1個電極的是單炬焊，單炬焊操作簡單，適用于S<2mm的薄壁管，但焊接速度較低。應用多個電極的是多炬焊，一般為3個電極，也可以為氬弧焊與等離子焊組合。多炬焊適用于S≥2mm的焊管，焊接速度比單炬焊高3～4倍，焊接質量也得以改善。此外，在氬中添加5%～10%的氫，再采用高頻脈沖焊接電源，可提高焊接速度。為確保焊接質量，焊接過程的自動控制特別重要。它包括焊炬對焊縫的自動跟蹤裝置，電弧電壓自動控制系統(AVC)，計算機控制焊接過程等新技術。

 2. 焊縫內焊刺修整

    焊縫外焊刺容易修磨清除，而內焊刺清除卻十分困難。國外清除內焊刺的方法主要有3種:

     a. 內壁氣托技術。即對焊縫內壁處充以一定壓力的情性氣體來托住熔融的液滴，不使其下垂，從而不形成焊刺；

     b. 內壁錘擊技術，適用于30mm以下小直徑管；

     c. 內壁輥壓技術，適用于50mm以上的焊管。

  3. 無損檢測

    a. 渦流探傷

        用于在線連續檢測；

    b. 超聲波探傷

      由于奧氏體不銹鋼焊管焊縫部位出現枝晶組織，使超聲波波束散亂。檢測缺陷有困難，因而必須經過焊縫組織固溶化熱處理后才能應用。

  4. 磨拋技術

   裝飾用管要求表面光潔，需要配備高效率的磨拋設備。日本SHIKEN公司生產的SP-3，系列管材磨拋機，效率可達7m/min。

  5. 固溶化熱處理

 由于不銹鋼焊管焊縫組織與基體組織存在差異，使性能不均勻，尤其影響耐腐蝕性能，因此，高質量的不銹鋼焊管焊接后必須進行充分的固溶化熱處理，而熱處理設備中溫度自動控制尤為重要。

五、結論

  近年來國內不銹鋼焊管生產得到了迅速的發展，但供需矛盾仍然十分突出。已引進的近40條生產線，應該在消化技術、確保質量的基礎上，擴大生產能力，達到設計水平。今后新建不銹鋼焊管機組應注意工藝裝備配套齊全，選擇短缺品種，應用最新技術來滿足國民經濟對不銹鋼焊管的需求。