精密焊管制造技术与产品功能化提升_胡松林.pdf

综合述评精密焊管制造技术与产品功 能化提升胡松林（宝山钢铁股份有限公司，上海）摘要：介绍了精密焊管的制造技术以及主要产品标准、技术要求和应用发展情况；探讨了精密焊管的制造模式；分析了精密焊管发展面对的挑战与机遇。指出，作 为焊管质量升级、品种及功 能化拓展的精密焊管，在适应低碳化市场、多品种制造和功 能化应用等方面具有较强优势，受到机械加工、汽车制造等行业的较多关注，其产品制造技术的经济化、应用的功能化提升成为赢得市场的良好契机。关键词：精密焊管；制造技术；功能化：开放科学（资源服务）标识码（）：（，）：，？，：；焊管具有尺寸精度、壁厚均匀性和表面质量等方面的优势以及良好的断面特性，愈来愈多地应用于性能要求较高、功能化要求较多的行业领域。据国际管材协会（）统计，管材最大的应用 市场为石油行业（占比），其次是汽车（占比）、机械工程（占比）和建筑业（占比）。我国“十四五”期间，钢管年需求量预计在万，其中主要涉及机械制造、钢结构、管线管、轻工业和汽车等领域。随着石油、机械、汽车等领域向低碳化发展，对焊管尺寸胡松林（），男，高级工程师，长期从事焊管生产、营销及产品研发等工作。精度、表面质量及产品功能化等方面提出更多、更髙的要求，为精密焊管制造技术进步和多样化市场应用创造了机会，尤其在汽车零部件及缸体用管等方面受到关注。精密焊管制造技 术精密焊管通常是将焊管经过冷拔（轧）、热处理及机械再加工等工序组合，获得比原焊管精度更高、表面质量更好、质量特性更优的加工过程，以满足市场经济化、多样化、便利化的应用性需求。（）在传统焊管制造工艺中，通过使用较高精度定径及在线热处理等设备来提高外径尺寸精度和焊缝质量。在线焊缝热处理在一定程度上改善了焊 ，钢管 年月第卷第期缝组织及性能，降低了焊缝硬度，改善了钿性。定径设备中，通过使用 高刚性机架、多机架组合、三棍四辊组合式定径机来提高尺寸精度，将焊管的外径尺寸精度 提高到或更高。日本日下部电机株式会社开发的转笼式定径机（，）通过沿钢管周向布置的旋转辊定径调节技术，能够将焊管表面光洁度提高，外径尺寸精 度达到以内。如将、圆度为的低碳钢管经过定径为 钢管，圆度提尚到，显著改善了产品表面质量。（）为满足高性能、内外表面质量及使用加工性能等方面的高质量要求，对焊管进行冷拔（轧）是较为普遍采用的加工工艺。尤其在机械加工、汽车等领域，部件使用环境及加工方式的多样化对焊管质量会提出各类不同的要求。如液压缸、气缸类用管要求有较高的内表面质量；纺织印染和印刷用滚筒管就要求有光亮的表面质量；皮带机托辊、汽车传动轴等用管要求有较高的动平衡性；汽车零部件的安全性和二次加工要求具有较高的性能、良好的加工性和抗疲劳性能等。这些为焊管冷拔、冷轧及热处理的工艺组合应用带来较多机会。（）焊管制造过程与张力减径技术的结合提升综合述评精密焊管产品 的特性。日本川崎钢铁公司在年建造了髙速焊管和热减径工艺相结合的生产线，成功生产出强度髙、成形 性 能良好的（）焊管，用于汽车零件制造，减轻质量。国内宝鸡石油 钢管有限责任公司的（）米用焊管机组与张力减径机组结合的技术，实现了同一焊管母管制造不同规格的焊管产品，提高了焊管机组的生产效率，同时配置热处理技 术满足管体和焊缝性能的均一化要求。开发出高抗挤套管，抗挤毁试验压力值达到。这种市场应用的多样化需求为精密焊管产品 的专业化制造提供了更多的机会。精密焊管的主要产品标准及应用在应用中，精密焊管的质量特性趋于满足最终产品的使用要求。以缸体、汽车零部件等用管为典型产品，呈现出制造和需求的差异化。欧洲精密钢管产品标准及要求在欧洲标准中，精密钢管以精密应用钢管交货技术条件为基础，按照制造加工方式及使用分为部分，如图所示。尺寸范围工第部分冷拔无缝钢 管工第二部分焊接冷拔管第三部分第四部分第五部分第六部分冷加工焊 管液压和气动系统用冷拔无缝管冷加工焊接方矩形管狐和气动系賴冷拔焊管无明确限定外径外径无明确限定无明确限定无明确限定制造无缝钢管经冷拔或方法其他加工工艺制造电焊 管经冷拔工艺制 造带钢经电焊接无缝 管经冷拔或带钢经电焊接电焊 管经冷拔或而制造其他冷加工 工艺制 造而制 造其他冷加工 工艺制造交货状态冷拔（）热处王脂冷拔（）冷贩去应力（）冷火（）冷齡政（）冷拔热处理后冷拔冷拔后去应力冷拔后退火冷拔后正火焊接冷加工（适于退火，収；不适于热处理，）焊接加工后退火（）焊接加工后正火（）冷拔后正火焊接冷加工（适于退火，収；不适于热处理，）焊接加工后退火焊接加工后正火冷拔后正火主要牌号 （适于或或交货）；（适于交货）（适于或或交货）；（适于交货）图精密钢管标准 规定的交货技术 条件精密钢管按照母管制造工艺分为无缝钢管和焊管两大类。对用焊管做母管的精密焊管按照加工方式及用途又划分为焊接冷拔管（第二部分）、冷加工焊管（第三部分）、冷加工焊接方矩形管（第五部分）及液压和气动系统用冷拔焊管（第六部分）。在制造方法中以焊管冷拔（轧）及热处理为主要加工工艺。对于冷拔精密焊管，可按照用户使用要求分别以外径加内径、或内径加壁厚作为交货要求。另明胡松林：精密焊管制造技术与产品功能化提升钢管 年月第卷第期综合述评确要求产品内、外表面粗糙度艮矣。在焊管所用材料方面，图中材料的最大碳含量达到。随着技术的发展和应用，目前实际已接近水平。日本汽车及缸筒用焊管标准日本标准中 以产品用途进行分类，以汽车结构用焊管、汽车传动轴用管和气缸筒用管使用标准为例，相关标准要求如图所示。日本主要汽车及缸筒用钢 管标汽车结构用焊管汽车传动轴用管 气缸筒用碳钢 管应用范围醉结构用焊管糊赖焊管？气 动或液压缸筒用钢管制造方法热轧或冷轧带钢经电阻焊接制造热轧或冷轧带钢经电阻焊接制造靜令贼去应力歡幾焊管冷拔或去应力退火趙焊宵去应力退火猶令臟去励歡劳鞋应力歡交货状态焊鶴或进行适合的热处理焊接态主要牌号 图日本汽车及气缸筒用钢管标准要求尺寸要求方面，在气缸筒用碳钢管中，依照焊管再加工方式对用于机加工的钢管提出外径和壁厚要求；对用于研磨加工用钢管提出内径和壁厚要求。产品各牌号都有明确对应的制造加工方法。在汽车用管中，对焊缝内毛刺要求做了分级。在 汽车用电阻焊接碳素钢管中，对采用切削法去除内毛刺的要求分类供选择，见表。在汽车传动 轴用碳钢 焊管中，内毛刺要求仅选用表中的、类，以满足后续管端加工装配较严格的要求。而且，为满足汽车传动轴应用中对动平衡性能的要求，提出焊管壁厚极差为壁厚允许偏差的，以及明确要求厚度 测量值为 除焊缝外的、四个位置。在和标准中，所列牌号材料的最大碳含量为，目前制造产品中 已超过这一数值。表日本 标准中对内毛刺的要求号号号号 国内汽车及机械用精密焊管产品标准国内汽车及机械用精密焊管主要产品标准如图所示国内主要汽车及缸筒用 焊 管机械结构用冷拔或冷乳精密焊接钢 管 传 动轴用电焊钢 管 汽车结构用高强度异形及圆形焊接钢管应用范围机械、车辆制造、家具和一妞工程使用汽车及机械动力传 动轴用管适于汽车结构用高强度异形和圆形焊管制造方法电焊管经冷轧或冷拔制 成电焊管或经冷拔而成的 电焊管热 轧、冷轧钢带经电阻焊接制造交货状态冷拔或冷乳硬态冷拔或冷乳软态去应力退火态退火态正火态焊接态或经 冷拔制 造的焊 管焊接 或焊缝热处理态主要牌号 图国内汽车及机械用精密焊管标准要求在机械结构用冷拔或冷轧精密焊接钢管中，制造以焊管经冷乳或冷拔加工制成。可按使用要求，采取外径和壁厚、外径和内径或内径和壁厚规定进行交货。在传动轴用电焊钢管中，可采用电焊管或焊管经冷拔加工制成。对采用热乳、冷轧带钢制造的焊管应做出区分标志。内毛刺按照制造方法及使用分类供选择，见表。表我国 中对内毛刺的要求号号号号号 在汽车结构用 高 强度异形及圆形 焊接钢管中，以使用热轧或冷轧钢带，经高频电阻焊接制造而成。对外径、壁厚、弯曲度、凹 凸度 精 度做了分级要求。内毛刺要求分普通级（）和高级（）。在、标准中，所列牌号材料的最大碳含量为，实际也已超越。精密焊管产品标准较多地趋于应用专业化和尺寸要求更细化的分类，便于快速对接用户直接选择，综合述评精密焊管的 制造模式在多品种化制造中聚焦专业化利用在多品种焊管制造中的技术积累和市场资源，打造专业化应用市场。日本新日本制铁公司使用热轧、冷轧、镀锌、铝镀锌、镀铝、镀铜、高耐腐蚀涂镀材料等多种原材料制造多品种用途的焊管产品，用于制造结构、机械、农用、汽车、膨胀管及高强度钢管等。该公司运用 掌握的技术，聚焦汽车零部件用专业化焊管的制造，形成了在汽车零部件市场应用中的多用途产品。日本新日本制铁公司用于制造汽车零部件的典型钢管品种、材料种类和主要用途见表。结合汽车零部件用管的特殊要求，形成了种强度级别的系列化产品，见表。对焊管制造中特别关注的焊缝内毛刺，要求进行切削清除，并划分出大类个系列，见表，以标准系列化的规范要求方便用户选择，快捷响应客户需求。在专业化中构造产品 系列化，提高市场响应力在精密焊管多样化市场中，逐步完善产品系列和功能化要求，将更好地提升生产规模化和市场的响应能力。表日本新日本制铁公司用于制造汽车零部件的典型钢管品种、材料种 类和主要用途产品类别（代号）材料种类主要用途普通 热轧酸洗座椅框架、旋转、转向相关部件等普通冷轧输油管等机械结构用碳素钢管（）镀锌（非合金）镀锌（合金）雨刷杆、车顶支架等旋转部件等高 耐腐蚀性？雨刷杆、车顶支架 等镀铝排气管等镀铜输油管等机械结构用方管（）普通热轧 酸洗行李箱铰链臂、安全带锚定梁等特殊热轧酸洗安全带锚定梁汽车结构用电阻焊接碳素钢管（）普通热轧酸洗座椅架、旋转及转向相关构件等特殊热轧酸洗稳定杆、防撞杆等特殊钢管特殊冷轧座椅架等特殊镀铝钢排气管等淬火钢管普通热轧酸洗特殊热轧酸洗门防撞杆表日本新日本制铁公司汽车 结构用电阻焊焊接碳钢管产品 划分压扁试验平板间距扩径值牌号（相当规格）抗拉强度屈服强度延伸率？！？！？）（）（）（）（）（）（）表日本新日本制铁公司汽车零 部件用焊管内毛刺高度要求号号号；（？胡松林：精密焊管制造技术与产品功能化提升钢管 年月第卷第期综合述评意大利玛切嘉利（）公司是一家为汽车、液压和机械行业提供精密冷拔管、焊接管和无缝管的专业化制造公司。公司拥 有余条生产线，产品外径？，壁厚。在专业致力于拉拔管的产品制造中，形 成了在缸体、汽车和机械加工等领域的系列化产品，见表。结合定制的用户规范性条款，方便、快速对接客户需求和产品交付。表意大利玛切嘉利公司冷拔焊 管主要产品类别和主要技术要求产品类型规格范围牌号交付状态主要 技术要求适于经珩磨、切削 和磨光的气缸用管内径？；壁厚 拉拔后 去除应力外径公差为？要求的；内径 根据珩磨、切削和磨光加工要求确定余量用于切削 和滚压抛 光的气缸用管内径；壁厚拉拔后 去 除应力（）内径公差为（适于？范围），内表面粗糖度尺伸缩缸筒用冷拔管拉拔后 去 除应力粗糖度尺在（，直度适用于镀铬的冷拔管内径；壁厚拔后正火；拉拔后去除应力内表面粗糖度汽 车 和机械用冷拔管，冷拔、热 处理后 冷拔、冷拔后去除应力、冷拔后退火、冷拔后正火粗糙度尺注：精密应用钢管交货技术条件第二部分：焊接冷拔管提升产品的功能化赢取新的市场机会在机械及汽车零部件加工等领域，通常会对焊管进行再次制作加工，由于各类部件的承载载荷、加工工艺方式等不同，对性能要求各不相同，一般会对弯曲性、压扁性、收缩性、扩管能力、膨胀能力等方面提出较高的要求。日本丸一钢管株式会社对精密焊管工艺性能的一些要求见表。功能性的提升也会在市场应用中创造较好的机会，尤其是在加工性能方面。为了满足钢管在后续冷加工中的性能要求，日本丸一钢管株式会社利用其冷轧钢带为原料，制造出具有高延伸性能的钢 管（），满足较高 强表日本丸一钢管株式会社精密焊管工艺性能要求试验项目要求弯曲性压平加工：；：焊缝。，丑屯；焊缝。，方。焊缝。，丑屯；焊缝。，方收缩加工：；：扩管加工：扩口加工：注：为焊管直径，为壁厚，为内弯曲半径，为压平板间距，为收缩后管直径，为扩管后直径，为扩后直径。度钢管的加工性能要求。髙延伸性钢管的化学成分和性能要求见表。表日本丸一钢管株式会社高