顶管机组生产油管的实践探索

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2024年4月6日发(作者：)

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顶管机组生产油管的实践探索　

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何新田，陈静　

（武钢集团汉阳钢厂．湖北武汉４３００３５）　

踮　－三　

摘要：为了充分挖掘现有顶管机组的生产潜力，调整产品结构，提高经济效益，武钢集团汉阳钢厂对采用　

顶管机组生产Ｊ５５、Ｎ８０　Ｉ类钢级油管进行了有益的探索，介绍了Ｊ５５、Ｎ８０　Ｉ类钢级油管主要的生产技术难点、

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所采取的相应工艺技术措施和取得的效果。经检测及用户使用表明，产品的化学成分控制良好，几何尺寸精度　

高，力学性能优良，表面质量好。　

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关键词：顶管机组；油管；Ｊ５５；Ｎ８０　Ｉ；技术难点；工艺技术措施；生产效果　

中图分类号：ＴＧ３３３．８；ＴＥ９３１　．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１－２３１１（２００７）０５—００３１－０５　

Ａｎ　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　Ｔｕｂｉｎｇｓ　ｗｉｔｈ　Ｐｕｓｈ　Ｂｅｎｃｈ　Ｐｉｐｅ　Ｍ　

Ｈｅ　Ｘｉｎｔｉａｎ，Ｃｈｅｎ　Ｊｉｎｇ　

（Ｈａｎｙａｎｇ　Ｓｔｅｅｌ　Ｗｏｒｋｓ，Ｗｕｇａｎｇ　Ｇｒｏｕｐ，Ｗｕｈａｎ　４３００３５，Ｃｈｉｎａ）　

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ｃ　ｐ　ｅ　Ｒ　１　

０前言　

种，其市场竞争能力较弱。根据市场需求，从　

石油钢管主要包括油井管和油气输送管两大　

２００４年９月开始用顶管机组试制生产Ｊ５５钢级油　

类。油井管可分为套管、油管、钻杆、钻铤等。油　

管，２００６年１－２月试制生产Ｎ８０　Ｉ类钢级油管，在　

管是抽取原油用的钢管，一般占整个石油钢管消费　

２００４～２００６年期间共生产上述两类油管１０．９万ｔ．　

量的１７％～２２％。据权威部门预测，未来几年时间　

不仅比较充分地挖掘了顶管机组的生产潜力，使该　

内，油管的生产与消费均存在着较大的增量，每年　

厂的产品结构成功实现调整，而且获得了较大的经　

约增１０万ｔ。国内、国际市场油管用材需求量较大　

济效益。现将该厂用顶管机组生产油管的相关情况　

且油管利润空间大．而能生产的厂家却不多．因此　

介绍如下　

油管市场前景看好。　

武钢集团汉阳钢厂的无缝钢管机组是从前西德　

１主要技术难点及解决措施　

进口的二手ＣＰＥ顶管机组，只能生产以低档的２０　

１．１外径　

钢为主的结构管、流体管、中低压锅炉管这３个品　

１．１．１椭圆度　

用户要求椭圆度在０．６０％以下．而ＡＰＩ　５ＣＴ　

何新田（１９６５一），男，工程师，科长，主要从事制管　

标准未作硬性要求．通常标准对普通管要求的椭圆　

工艺技术的研究。　

度＜１．６０％，本厂普通产品的椭圆度在１％左右．　

ＳＴＥＥＬ　ＰＩＰＥ　Ｏｃｔ．２００７，Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．５　

钢管２００７年１０月第３６卷第５期　

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因此要生产达到用户要求的油管有很大的难度。　

通过分析后认为．油管椭圆度要得到较大改　

量。因油管钢种强度较高．机架轧制负荷增大．机　

善。需在微张力减径机的孔型设计、孔型装配与机　

架状况、孔型磨损这３个方面进行工艺攻关。　

１．１．１．１微张力减径机的孔型设计　

（１）增设一个规圆孔型，采用椭圆一圆一圆的　

成品变形设计。常规采用一个规圆孔型，变形设计　

架３个轧辊因负荷不均匀而出现弹跳增大，致使钢　

管椭圆度增大．故需对道次变形量适当减小．将机　

架道次变形量调整为原变形工艺的３／４．同时专用　

机架道次变形量按最大变形量的约２／３、１／３、１／６、　

０进行分配。　

（３）减小倒数第３、第４成型机架的椭圆度，　

为椭圆一圆．要确保圆孔型充满，需给圆孔型一个　

较小的压下率变形．故在理论及微观上钢管必然会　

使椭圆得以平缓过渡至圆。　

（４）减小倒数４个成型机架的辊缝。使辊缝的　

产生“耳子”。因此，增加一个同样尺寸的成品圆　

耳子效应减小。　

孔型即可消除这一多出的“耳子”。　０８８．９０　ｍｍｘ６．４５　ｍｍ普通管和油管的孔型设　

（２）减小道次最大变形量，均衡专用机架变形　

计方案见表１和表２。

表１　ｑｂ８８．９０　ｍｍｘ６．４５　ｍｍ普通管的孔型设计方案　

注：Ｑ＝　，考虑咬入因素，将微张力减径第ｌ架的Ｑ有意放大至ｌ＿０４６　７。　

１．１．１．２孔型装配与机架状况以及孔型磨损　

（１）选用刚性好、稳定性好的机架轧制油管，　

型在孔肩的原则进行孔型位置的调整。　

（４）因孔型磨损不均匀，会逐渐加剧钢管的椭　

圆化，故先确定了一个孔型的磨损不均值，然后通　以减少因轧制时３个轧辊的不均匀负荷而引起的机　

过实际生产来测量磨损量．再确定出一套孔型的限　

（２）重视孔型测量前机架的装配质量，并使用　

额轧制量以方便定期成套更换机架。在生产条件或　

胀棒胀压孔型。打击力度适中，最大限度以静态模　

轧辊材质有较大变化时，重新确定出机架的限额轧　

架弹跳。　

拟孔型轧制时的状态。　制量。　

（３）张力减径孔型采用３个轧辊单独车制组　

装。尤其注重装配质量。精心装配、测量、调整，　

１．１．２外径公差　

用户要求的外径公差为０～＋０．７９　ｍｍ。不允许　

　５ＣＴ标准和普通管标准的　

采用对光测量孔型，使测量棒在孔型中微受力并且　

存在负公差，这较ＡＰＩ

保持平直。按棒、辊接触点椭圆孔型在孔顶而圆孔　

要求高１倍．对顶管机组而言也是一个难点。

ＳＴＥＥＬ　ＰＩＰＥ　Ｏｃｔ．２００７，Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．５　

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经分析后采取了如下措施：　

１．２．２壁厚公差　

（１）对于普通管，最末道次孑Ｌ型大小通常按成　

品管负公差进行设计，而对于外径公差精度要求较　

用户要求壁厚公差为±１２．５％，而ＡＰＩ　５ＣＴ标　

准要求在一１２．５％以上，一般标准要求为：　％。顶　

管机组要达到上述壁厚公差要求的难度并不大，但　

在实际生产过程中要注意对顶管长度、微张力减径　

长度及加热烧损的控制。　

１．３力学性能　

１．３．１　Ｊ５５钢级油管　

用户要求屈服强度为３７９～５５２　ＭＰａ，抗拉强　

高的油管，则应按产品公差带的中间值进行选取。　

因此，对中８８．９０　ｍｍ钢管的尺寸（冷尺寸）按中８９．３０　

ｍｍ进行设计。　

（２）顶管机组定径、微张力减径的终轧热膨胀　

系数为１．０１左右，而在实际生产油管的过程中应　

准确测量出该值（在一定的终轧温度下），成品孑Ｌ型　

大小按钢管终轧时的热尺寸进行设计。　

（３）将再加热温度范围及温度不均性控制到最　

小，轧辊冷却水控制适当并保持稳定，确定出再加　

热温度在２０　ｃｃ范围内变化，温差不均≤１４　ｃｃ。　

１．２壁厚　

度≥５１７　ＭＰａ，延伸率≥１８％，等效采用ＡＰＩ　５ＣＴ　

标准。这对生产３７Ｍｎ５钢油管而言较易达到，但　

要获得更好的力学性能，在冶炼过程中就需注意对　

钢的化学成分及纯净度的控制，并在制管过程中重　

视对再加热温度的制订与控制。经对比试验，确定　

将终轧温度控制在８１０～８３０　ｃｃ，再加热温度控制　

在９８０～１　０００　ｃｃ。　

１．３．２　Ｎ８０　Ｉ类钢级油管　

１．２．１壁厚不均　

用户要求壁厚不均≤１５％，而ＡＰＩ　５ＣＴ标准　

未作硬性要求，一般标准要求≤２０％。本厂普通管　

的壁厚不均≤２０％，因此要达到油管用户的要求有　

一

继２００４年９月成功生产出Ｊ５５钢级油管后．　

２００６年１～２月又进行了Ｎ８０　Ｉ类钢级油管的试制　

定的难度。　

针对这一问题采取了如下措施：　

（１）为了确保穿孑Ｌ机毛管壁厚不均≤１　ｍｍ，制　

生产。经分析后认为，其难点体现在对化学成分和　

力学性能的控制方面，并采取了针对性的措施。　

１．３．２．１对化学成分的控制　

在第１次试制时选择了常用的３３Ｍｎ２Ｖ钢　

作了调整专用量规，减少调车测量误差；适当缩小　

抱辊抱毛管的孑Ｌ型尺寸：重视抱辊系统的中心线及　

生产过程中顶杆直度的确认。　

（化学成分见表３），并在微张力减径机终轧机架后　

（２）为确保荒管壁厚不均≤１１％（对中８８．９０　

ｍｍｘ６．４５　ｍｍ油管而言，确保其壁厚不均≤０．７　

ｍｍ），顶管机最后２个机架轧辊的孑Ｌ型直径不宜比　

管径大得过多，且其孑Ｌ型大小调整一致，而倒数第　

３个机架的孑Ｌ型调整到比后两架孑Ｌ型大０．５～１．０　ｍｍ　

（３）加强芯棒表面处理。增加芯棒在辗轧机中　

面采用了多道次的水雾冷却。结果表明，钢的强　

度、延伸率偏下限，指标富余量不大，轧后钢管的　

弯曲现象较严重。经分析后，于２００６年２月选用　

了３６Ｍｎ２Ｖ钢，提高其Ｃ、Ｍｎ、Ｖ的含量，并将　

ｃｒ、ｃｕ等有害元素含量控制在较低的水平，优化　

后的３６Ｍｎ２Ｖ钢的化学成分见表３：取消了终轧后　

被辗轧的次数，保持８　ｈ生产中辗轧次数不少于２　

次。重视对顶管机组孑Ｌ型、芯棒的磨损检查并及时　

更换　

的水雾冷却。试轧结果表明，轧后钢管的弯曲情况　

正常，钢的强度、延伸率富余量较大，数据分布合　

理，化学成分控制理想。　

％　表３　３３Ｍｎ２Ｖ钢与３６Ｍｎ２Ｖ钢的主要化学成分（质量分数）　

１．３．２．２对力学性能的控制　标准。经对比试验，若采用３６Ｍｎ２Ｖ钢优化后的　

用户要求屈服强度为５５２～７５８　ＭＰａ，抗拉强　

度ｉ＞６８９　ＭＰａ，延伸率≥１４％，等效采用ＡＰＩ　５ＣＴ　

何新田等：顶管机组生产油管的实践探索　

化学成分，其力学性能易达到要求，但在制管过程　

中仍需注意对再加热温度与终轧温度的控制。经对　

钢管２００７年１０月第３６卷第５期　

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比分析后确定，将再加热温度控制在９７０～９９０　ｃｌＣ，　

终轧温度控制在８００～８３０　ｃｌＣ。　

管近２００　ｔ．２００６年１～２月试制生产出Ｎ８０　Ｉ类　

钢级ｑｂ８８．９０　ｍｍ￣６．４５　ｍｍ油管近５００　ｔ。检测后均　

２生产工艺流程　

武钢集团汉阳钢厂采用顶管机组生产油管的主　

要工艺流程为：电炉炼钢一炉外精炼一连铸一下定　

尺坯一管坯加热一穿孔机穿孔一顶管机顶管一再加　

热一８机架定径机＋２０机架微张力减径机定（减）径　

未发现油管有化学成分、力学性能、几何尺寸不合　

格而报废的现象。随即开始投入批量生产，仅在　

２００４～２００６年期间就生产了２个钢级（ｊ５５、Ｎ８０　Ｉ　

类），４个钢号（３７Ｍｎ５、３０Ｍｎ２、３３Ｍｎ２Ｖ、３６Ｍｎ．　

２Ｖ），４个规格（　８８．９０　ｍｍ￣６．４５　ｍｍ、　７３．０２　ｍｍｘ　

５．５１　ｍｍ、ｑｂ６０．３２　ｍｍ×４．８３　ｍｍ、　１　１４．３０　ｍｍＸ　

３５　ｍｍ）的油管共计１０．９万ｔ。２００５年的油管产　

一冷床冷却一矫直一切管一检验（外表面质量、几　

６．

何尺寸、无损探伤、理化检验）一标志—包装入库。　

量占当年全厂钢管总产量的比例达５０％，２００６年　

达８４％。　

３生产效果　

３．１化学成分　

对所生产的Ｊ５５、Ｎ８０　Ｉ类钢的化学成分控制　

在对顶管机组生产油管的工艺技术做了充分准　

　５ＣＴ标准允许　

备并采取了上述各项技术控制措施后，于２００４年　

良好，其有害元素Ｐ、Ｓ含量是ＡＰＩ

３，见表４和表５。　

９月试制生产出Ｊ５５钢级ｑｂ８８．９０　ｍｍ￣６．４５　ｍｍ油　

含量的２／

表４　Ｊ５５钢（３７Ｍｎ５）的主要化学成分（质量分数）　％　

实物水平Ｏ．３６～０．３９　Ｏ．２４～０．３３　１．４５￣１．６０　Ｏ．０１５￣０．０２０　Ｏ．００７￣０．０１３　Ｏ．０７￣０．１５　Ｏ．０６￣０．１２　Ｏ．０７￣０．１３　Ｏ．１１￣０．１６　

≤Ｏ．０２５　

≤Ｏ．０３０　

用户要求　Ｏ．３５～０．４Ｏ　Ｏ．２０～０．３５　１．４０～１．６０　

ＡＰＩ　５ＣＴ　一　一　一　

≤Ｏ．０２０　

≤Ｏ．０３０　

≤Ｏ．２０　

一　

≤Ｏ．１５　

一　

≤Ｏ．２０　Ｏ．１０￣０．１６　

一　一　

３－２几何尺寸　

所生产油管的几何尺寸精度高，指标富余量约　

２０％，能满足用户的要求，见表６。　

３．３力学性能　

１０％以上．能很好地满足ＡＰＩ　５ＣＴ标准及用户的要　

求，见表７。　

３．４表面质量水平　

所生产的油管力学性能良好，指标富余量在　

整体美观，除个别有划伤缺欠外，未发现外观　

缺陷，满足ＡＰＩ　５ＣＴ标准及用户的要求。　

表６油管几何尺寸对比　

ＳＴＥＥｌ　ＰＩＰＥ　Ｏｃｔ．２００７，Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．５　

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表７油管的力学性能对ｂ　

３．５其他　

用３６Ｍｎ２Ｖ钢，其化学成分、力学性能良好，指　

涡流探伤Ｂ级合格率达９５％１）２＿Ｌ，水压试验、　

包装、标志均符合ＡＰＩ　５ＣＴ标准及用户要求。　

标富余量在１０％以上。　

（３）顶管机组所生产的Ｊ５５、Ｎ８０　Ｉ类钢级油　

管，经实测和用户使用表明，其各项性能指标符合　

ＡＰＩ　５ＣＴ标准及用户要求；同时也证明用顶管机组　

是能够生产出高质量的油管的。　

（４）自生产油管以来，武钢集团汉阳钢厂的产　

４结论　

（１）采用新的孔型设计方法，加强设备与工艺　

过程的控制．可以生产外径公差＋０。．７９ｍｍ，椭圆度≤　

０．６０％，壁厚公差：　％，壁厚不均≤１５％的几何尺　

品结构有了显著改善，经济效益有了极大提升。　

（收稿日期：２００７—０６—２６）　

寸精度高的油管，指标富余量约２０％。　

（２）经筛选优化后Ｎ８０　Ｉ类钢级油管材质选　

●信　息　

大港油田集团公司ｑｂ２１９　ｍｍ　ＥＲＷ高频直缝焊管生产线建成投产　

２００７年７月２８日．大港油田集团公司ｑｂ２　１　９　ｍｍ　ＥＲＷ高频直缝焊管生产线正式建成投产，标志着该公司的石油机械加　

工制造业务进入了新的发展阶段，为打造中国石油天然气集团公司渤海湾地区重要的石油机械研发制造基地奠定了坚实基础。　

大港油田集团公司ｑｂ２１９　ｍｍ　ＥＲＷ高频直缝焊管生产线，是近年来中国石油天然气集团公司投资１．６５亿元在所属企业　

建设的唯一１条钢管生产线项目，于２００６年３月正式动工，２００７年５月１６日第１批ＥＲＷ焊管成功下线。经检验，所生　

产的ＥＲＷ焊管的焊接质量、尺寸公差等各项指标均符合相关技术规范要求。该条高频直缝焊管生产线的主要机组采用了当　

今国际最先进的日本Ｆ．Ｆ．ｘ成型工艺及技术装备和挪威ＩＧＢＴ焊接工艺及技术装备，每年可生产ｑｂ８８，９￣２４４．５　ｍｍ高品质　

ＥＲＷ高频直缝焊管１０万ｔ。其高钢级（Ｎ８ｏ、Ｘ８０）、大壁厚（厚径比达１％～１０％）的产品特点，填补了我国中型ＥＲＷ机组产　

品的空白，从而使整条生产线实现了“技术国际领先、填补国内空白”的建设目标。该条生产线的建成投产，不仅能够为大　

港油田集团公司现有油套管加工业提供可靠的上游产品保障，也可为国内外油井管、管线管和结构管的加工、使用企业提供　

优质货源。　

（天津大港油田集团新世纪机械制造有限公司戴永生）　

２００７年１－８月俄罗斯钢管产量同比增长１７．６％　

在钢管月产量保持长时期增长后，２００７年８月俄罗斯的钢管产量出现了同比下降的情况，钢管月产量为７４．２万ｔ，比　

上年同期下降了０．４％，其中：无缝钢管的月产量为２７．５万ｔ，比上年同期增长了３．８％；电焊钢管的月产量为４４．７万ｔ，比　

上年同期下降了１．４％；其他类焊管的月产量为１．９３万ｔ，比上年同期下降了２６．３％。２００７年１～８月俄罗斯的钢管总产量同　

比仍保持了高速增长的态势。总产量已达到５９６．６万ｔ．比上年同期增长了１７．６％，其中：无缝钢管的产量为２１４．３万ｔ．比　

上年同期增长了１０．７％；电焊钢管的产量为３４４．３万ｔ，比上年同期增长了２２．３％；其他焊管的产量为１６．９１万ｔ，比上年　

同期增长了１４．５％。　

（攀钢集团成都钢铁有限责任公司杜厚益）　

何新田等：顶管机组生产油管的实践探索　钢管２００７年１０月第３６卷第５期　

本文标签： 油管生产孔型机组顶管