薄壁钢管

无缝钢管分热轧和冷轧（拨）无缝钢管两类。

热轧无缝钢管分一般钢管，低、中压锅炉钢管，高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、地质钢管和其它钢管等。

冷轧（拨）无缝钢管除分一般钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、其它钢管外，还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异型钢管。热轧无缝管外径一般大于 32mm，壁厚2.5-75mm，冷轧无缝钢管处径可以到6mm，壁厚可到0.25mm，薄壁管外径可到5mm，壁厚小于0.25mm，冷轧比热轧尺寸精度高。

一般用无缝钢管

是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合金钢热轧或冷轧制成的。10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。45、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件，如汽车、拖拉机的受力零件。一般用无缝钢管要保证强度和压扁试验。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货；冷轧以热处理状态交货。

低中压锅炉用无缝钢管

用于制造各种低中压锅炉、过热蒸汽管、沸水管、水冷壁管及机车锅炉用过热蒸汽管、大烟管、小烟管和拱砖管等。用优质碳素结构钢热轧或冷轧（拨）无缝钢管。主要用10、20号钢制造，除保证化学成分和机械性能外要做水压试验，卷边、扩口、压扁等试验。热轧以热轧状态交货、冷轧（拨）以热处理状态交货。

高压锅炉钢管

主要用来制造高压及其以上压力的蒸汽锅炉管道等用的优质碳素结构钢、合金结构钢和不锈耐热钢无缝钢管、这些锅炉管经常处于高温和高压下工作、管子在高温烟气和水蒸汽的作用下还会发生氧化和腐蚀，因此要求钢管有高的持久强度、高的抗氧化性能，并具有良好的组织稳定性，采用钢号有：优质碳素结构钢钢号有20G、20MnG、25MnG；合金结构钢钢号15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等；有锈耐热钢常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb高压锅炉管除保证化学成分和机械性能外，要逐根做水压试验，要作扩口、压扁试验。钢管以热处理状态交货。此外，对成品钢管显微组织、晶粒度、脱碳层也有一定要求。

地质钻探及石油钻探用无缝钢管

为探明地下岩层结构、地下水、石油、天然气及矿产资源情况，利用钻机打井。石油、天然气开采更离不开打井，地质钻探用石油钻探用无缝钢管是钻井的主要器材，主要包括岩芯外管、岩芯内管、套管、钻杆等。由于钻探用管要深入到几千米地层深度工作，工作条件极为复杂，钻杆承受拉、压、弯曲、扭转和不均衡冲击载荷等应力作用，还要受到泥浆、岩石磨损，因此，要求管材必须具有足够的强度、硬度、耐磨性和冲击韧性，钢管用钢用“DZ”（地质的汉语拼音字头）加数字一代表钢屈服点表示，常用的钢号有DZ45的45MnB、50Mn；DZ50的40Mn2、40Mn2Si；DZ55的40Mn2Mo、40MnVB；DZ60的40MnMoB、DZ65的27MnMoVB。钢管都以热处理状态交货。

石油裂化管

用于石油炼厂的炉管、热交换器管和管道用无缝管。常用优质碳素钢（10、20）、合金钢（12CrMo、15CrMo）、耐热钢（12Cr2Mo、15Cr5Mo）、不锈钢（1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti）制造。钢管除得证化学成分和各种机械性能外，还要保证水压、压扁、扩口等试验，及表面质量和无损检验。钢管在热处理状态下交货。

不锈钢管：用各种不锈钢热轧，冷轧的不锈钢管，广泛应用于石油、化工设备管道和各种用途的不锈钢结构零件，除应保证化学成分和机械性能，凡用作承受流体压力的钢管要保证水压试验合格。各种专用钢管要按规定保证条件。

常见小口径薄壁管规格

冷拔无缝管 48×2-2.5薄壁钢管

冷拔无缝管27×2.5-6

冷拔无缝管 8×1-2 冷拔无缝管 24×2.5-6

冷拔无缝管 48×3-6 冷拔无缝管 10×1-3

冷拔无缝管 25×1-2 冷拔无缝管 50×2-2.5

冷拔无缝管 12×1-2 冷拔无缝管 25×2.5-6

冷拔无缝管 50×3-6 冷拔无缝管 12×1-4

冷拔无缝管 26×1-2 冷拔无缝管 51×2-2.5

冷拔无缝管 14×1-2.5 冷拔无缝管 26×2.5-4

冷拔无缝管 51×3-6 冷拔无缝管 14×3-4 冷拔无缝管 28×1-2

冷拔无缝管 54×2-2.5 冷拔无缝管 16×1-2 冷拔无缝管 28×2.5-6

冷拔无缝管 54×3-6 冷拔无缝管 16×2.5-4 冷拔无缝管 31×1-2

冷拔无缝管 57×2-2.5 冷拔无缝管 17×1-2 冷拔无缝管 30×2.5-9

冷拔无缝管 57×3-6 冷拔无缝管 17×2.5-3 冷拔无缝管 32×1-2 冷拔无缝管 60×3-6

冷拔无缝管 18×1-2 冷拔无缝管 32×2.5-10 冷拔无缝管 63.5×3-6 冷拔无缝管 18×2.5-6

冷拔无缝管 34×1-2 冷拔无缝管 65×3-6 冷拔无缝管 19×1-2 冷拔无缝管 34×2.5-8

冷拔无缝管 68×3-6 冷拔无缝管 19×2.5-3 冷拔无缝管 38×1-2 冷拔无缝管 70×3-6

冷拔无缝管 20×1-2 冷拔无缝管 38×2.5-10 冷拔无缝管 76×4-16 冷拔无缝管 20×2.5-6

冷拔无缝管 40×2-2.5 冷拔无缝管 83×4-18 冷拔无缝管 21×1-2 冷拔无缝管 40×3-6

冷拔无缝管89×4-25 冷拔无缝管 21×2.5-3 冷拔无缝管 42×2-2.5 冷拔无缝管 22×1-2

冷拔无缝管 42×3-6 冷拔无缝管 22×2.5-6 冷拔无缝管 45×3-10

1、结构用无缝钢管：GB8162-2008

2、输送流体用地缝钢管：GB8163-2008

3、锅炉用无缝钢管：GB3087-2008

4、锅炉用高压无缝管：GB5310-2008（ST45.8-Ⅲ型）

5、化肥设备用高压无缝钢管：GB6479-1999

6、地质钻探用无缝钢管：YB235-70

7、石油钻探用无缝钢管：YB528-65

8、石油裂化用无缝钢管：GB9948-88

9、石油钻铤专用无缝管：YB691-70

10、汽车半轴用无缝钢管：GB3088-1999

11、船舶用无缝钢管：GB5312-1999

12、冷拔冷轧精密无缝钢管：GB3639-1999

13、各种合金管16Mn、27SiMn、15CrMo、35CrMo、12CrMov、20G、40Cr,12Cr1MoV,15CrMoc其他

另外，还有GB/T17396-1998（液压支柱用热轧无缝钢管）、

GB3093-1986（柴油机用高压无缝钢管）、

GB/T3639-1983（冷拔或冷轧精密无缝钢管）、

GB/T3094-1986（冷拔无缝钢管异形钢管）、

GB/T8713-1988（液压和气动筒用精密内径无缝钢管）、

GB13296-1991（锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管）、

GB/T14975-1994（结构用不锈钢无缝钢管）、

GB/T14976-1994（流体输送用不锈钢无缝钢管）、

GB/T5035-1993（汽车半轴套管用无缝钢管）、

API SPEC5CT-1999（套管和油管规范）等。

据不完全统计，我国现有无缝管生产企业约240多家，无缝钢管机组约250多套，年产能力约450多万吨。从口径看，<φ76的，占35%，<φ159-650的，占25%。从品种看，一般用途管190万吨，占54%；石油管76万吨，占5.7%；液压支柱、精密管15万吨，占4.3%；不锈管、轴承管、汽车管共5万吨，占1.4%。

钢坯被送入熔炉内加热，温度大约为1200摄氏度。燃料为氢气或乙炔。炉内温度控制是关键性的问题.圆管坯出炉后要经过压力穿孔机进行穿空。一般较常见的穿孔机是锥形辊穿孔机，这种穿孔机生产效率高，产品质量好，穿孔扩径量大，可穿多种钢种。穿孔后，圆管坯就先后被三辊斜轧、连轧或挤压。挤压后要脱管定径。定径机通过锥形钻头高速旋转入钢胚打孔，形成钢管。钢管内径由定径机钻头的外径长度来确定。钢管经定径后，进入冷却塔中，通过喷水冷却，钢管经冷却后，就要被矫直。钢管经矫直后由传送带送至金属探伤机（或水压实验）进行内部探伤。若钢管内部有裂纹，气泡等问题，将被探测出。钢管质检后还要通过严格的手工挑选。钢管质检后，用油漆喷上编号、规格、生产批号等。并由吊车吊入仓库中。

一种薄壁钢管高速焊接生产工艺及装置专利目的

《一种薄壁钢管高速焊接生产工艺及装置》目的是提供一种薄壁钢管高速焊接生产工艺及装置，该工艺不仅可以实现薄壁钢管的高速、高效焊接生产，还可以实现厚壁钢管多层焊接生产中的高速打底焊，解决了薄壁钢管焊接生产产量低的技术难题。

一种薄壁钢管高速焊接生产工艺及装置技术方案

《一种薄壁钢管高速焊接生产工艺及装置》解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种薄壁钢管高速焊接生产工艺，将不锈钢带经过整形卷成钢管形连续输送至焊接位置，焊接位置处设置前后两个TIG焊接电源，先经第一TIG电弧焊接使焊缝完全焊透并保证钢管内表面的焊缝成形，随后经第二TIG电弧对第一TIG电弧形成的熔池后部进行加热，保证钢管外表面焊缝平整连续。

所述的焊接速度为1.0-8.0米/分，钢管壁厚范围0.5-6毫米。

所述的第一TIG电弧由第一TIG焊枪产生，第二TIG电弧由第二TIG焊枪产生。

所述的第二TIG焊枪与第一TIG焊枪之间距离为0-60毫米。

所述的第一TIG焊枪在钢管对接坡口平面内与钢管的水平对接焊缝成40-90°夹角的姿态，第一TIG电弧的焊接电流在30-400安、电弧电压在10-40伏之间，钨极尖端到对接边上表面的距离为0.1-5毫米。

所述的第二TIG焊枪与第一TIG焊枪在同一平面内，在钢管对接坡口平面内与钢管的水平对接焊缝成60-90°夹角，第二TIG电弧的焊接电流为30-350安、电弧电压为10-40伏，钨极尖端到对接边上表面的距离为0.1-5毫米。

所述的钢管为圆形管或方形管或椭圆形管及其他异型管。

一种薄壁钢管高速焊接生产装置，包括钢管输送装置、平焊焊接装置，平焊焊接装置包括在焊接位置设置的前后两个独立的TIG焊接电源，两个TIG焊接电源分别产生第一TIG电弧和第二TIG电弧，第二TIG焊枪与第一TIG焊枪在同一个平面内，且位于其后面，两焊枪之间距离为0-60毫米，成0-90°夹角。

采用前后两TIG电弧列置的方式，第一TIG电弧确保焊缝完全焊透并保证钢管内表面的焊缝成形，随其后的第二TIG电弧提供辅助热源，对第一TIG电弧形成的熔池尾部进行加热，并使其保持液态状态，延长钢管外表面液态熔池的存在时间，使其有充足的时间可以回流填充熔池的下塌，从而可以形成表面平整连续的焊缝。在《一种薄壁钢管高速焊接生产工艺及装置》技术方案中，前后两TIG电弧具有明确的分工：第一TIG电弧确保焊缝能够完全焊透以及钢管内表面的焊缝成形，第二TIG电弧保证钢管外面的焊缝成形，且不能使钢管外表面熔池金属过热造成晶粒过分粗大。第二TIG电弧提供辅助热源，延长了液态熔池金属的存在时间，为熔池后部堆积的液态金属回流提供了充足的时间，是在高速焊接条件下不锈钢获得表面平整连续焊缝的关键。该方法采用两台独立的TIG焊接电源，既可以同型号同规格，也可以不同型号不同规格；既可以是数字化焊接电源，也可以是普通的逆变TIG焊接电源、晶闸管TIG焊接电源。该方法所使用的母材既可以是不锈钢材料，也可以碳钢、合金钢等黑色金属以及铝合金、钛合金等有色金属，所焊接生产的钢管及有色金属管可以是圆形管、方形管及其他异型管。焊接过程中，根据生产不锈钢管的壁厚，确定第一TIG焊枪的姿态以及焊接电流、电弧电压等参数，并以此形成的熔池尺寸调节第二TIG焊枪的姿态及其与第一TIG焊枪之间的距离以及焊接电流、电弧电压等工艺参数，以便达到最佳的焊缝表面成形效果进行钢管的焊接生产。

一种薄壁钢管高速焊接生产工艺及装置改善效果

通过该焊接工艺方法可以实现薄壁（壁厚≤3毫米）钢管的高速、高效焊接生产，还可以实现厚壁钢管多层焊接生产中的高速打底焊。该焊接工艺方法不需要特别设计焊接装置，只需在原有的钢管焊接生产线上，紧邻原有的TIG焊枪后面安装一把姿态位置均可调节的TIG焊枪，通过调节两把TIG焊枪之间的距离以及合理匹配两TIG电弧电压和焊接电流，就可以实现钢板的高速高效焊接生产。另外，该焊接工艺方法不仅可以实现薄壁钢管的高速焊接生产，还可以实现厚壁钢管多层多道焊焊接生产过程中的高速打底焊以及铝合金、钛合金、镁合金等有色金属管的高速焊接生产。用该焊接工艺方法，对1.2毫米后的不锈钢管生产中，在5米/分的焊接速度下，可以生产处焊缝表面成形良好、达标，焊缝力学性能满足要求的钢管，双TIG焊枪高速焊接焊缝表面形貌见附图3。

薄壁钢管分别受径向动力载荷和轴向动力载荷下的屈曲分析计算方法，内容以实验和理论分析相结合。以薄壁钢管为研究对象，对不同截面及不同排列形式的薄壁钢管进行了动力实验和理论计算。其中除第1章是对该领域研究现状的叙述外，其他章节内容包括薄壁钢管径向动态和静态实验、力学分析、无侧限薄壁钢管动力屈曲四塑性铰模态解、排式薄壁钢管径向动力屈曲模态解、轴向动态和静态实验、轴向变形计算、动力屈曲应变率效应等。

第1章 绪论

1.1 薄壁钢管轴向动力屈曲变形

1.1.1 实验

1.1.2 理论

1.2 薄壁钢管径向动力屈曲变形

1.2.1 实验

1.2.2 理论

第2章 薄壁钢管径向受力分析及实验

2.1 圆截面薄壁钢管力学分析

2.1.1 圆管受力分析

2.1.2 圆管极值内力分析

2.1.3 破坏模态分析及结论

2.2 矩形截面薄壁钢管力学分析

2.2.1 矩形管受力分析

2.2.2 矩形管极值内力分析

2.2.3 破坏模态分析及结论

2.3 准静态压力实验

2.3.1 单个圆管压力实验

2.3.2 排式圆管压力实验

2.3.3 矩形管压力实验

2.4 梯度药量爆炸实验

2.4.1 薄壁钢管爆炸实验

2.4.2 普通钢管爆炸实验

第3章 无侧限薄壁钢管径向动力屈曲变形

3.1 模态解方法

3.2 单个圆管动力屈曲变形分析

3.2.1 实验现象

3.2.2 基本假定

3.2.3 变形模态设定

3.3 单个圆管动力屈曲变形计算

3.4 多层钢管动力屈曲变形计算

第4章 排式薄壁钢管径向动力屈曲变形

4.1 排式圆形截面薄壁钢管动力屈曲变形分析

4.1.1 实验现象

4.1.2 基本假定

4.1.3 变形模态

4.1.4 转动区尺寸及塑性铰位置

4.2 排式圆形截面薄壁钢管动力屈曲变形计算

4.2.1 动力压扁运动场

4.2.2 模态解方程

4.2.3 塑性铰处塑性弯矩

4.2.4 初始条件

4.2.5 钢管变形响应

4.3 排式矩形截面薄壁钢管动力屈曲变形分析

4.3.1 实验现象

4.3.2 基本假定

4.3.3 变形模态

4.4 排式矩形截面薄壁钢管动力屈曲变形计算

4.4.1 动力屈曲第一阶段

4.4.2 动力屈曲第二阶段

第5章 薄壁钢管轴向动力屈曲变形

第6章 薄壁钢管动力屈曲应变率效应

参考文献2100433B