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無縫管
來源:互聯網

無縫管(英文名:SEAMLESS STEEL TUBE)是一種不帶有焊縫的扎制鋼管。它用熱軋鋼制造,或在必要時把熱軋管材進行冷加工以獲得必要的形狀、尺寸與性能。

無縫管第一次有記載的生產是一位名叫Hanson的人在1836年按照英國專利采用擠壓法生產。英國另一項關于擠壓工藝的專利在1867年誕生,Hanson的工藝上做了一些改進。1886年8月,曼內斯曼兄弟成功穿軋第一根無縫管。

無縫管的規格是以管外徑(毫米)乘以壁厚(毫米)來表示的。有鍋爐用高壓無縫管、鍋爐用無縫管、化肥用高壓無縫管、合金結構鋼無縫管、不銹耐酸鋼無縫管等種類。

無縫管可以用熱擠法、冷壓法、斜扎穿孔、冷扎制、施壓、冷拉拔等方法生產。無縫管廣泛用于輸氣輸油管道、石油鉆桿、汽車傳動軸等領域。無縫管鋼比較常見的工藝流程有兩種,即自動扎管和連軋管。

歷史沿革

1836年,有一位名叫Hanson的人按照英國專利采用擠壓法生產無縫管,未獲成功。但這是第一次有記載的為生產無縫管所作的努力。1851年Redmond獲得了沖壓法生產無縫管的專利,后來1885年紐約州的W.H.Brown采用平板沖壓再加冷拔的方法來生產無縫管,并據此申請專利。1855年,德國Remscheid的曼內斯曼兄弟發明了一種生產無縫管的工藝,采用這種工藝以實心圓鋼為原料只要一道工序即能軋出無縫管。1867年在英國又有一項關于擠壓工藝的專利,其生產方法和Hanson的工藝很相似,但作了一些改進,Elliott于1882年取得了用這種工藝生產無縫管的專利。19世紀80年代中、后期,自行車用的無縫管的銷售價高達2美元/磅。1886年8月,曼內斯曼兄弟成功穿軋第一根無縫管。19世紀和20世紀之交,在德國形成了無縫管生產技術的中心,20世紀上半葉中心轉移到美國。1932年,Diescher發明了扎管機。1949~1950年Lorain和Gary現代化連軋管機組的建成投產,從此開始了世界各國應用各項軋管技術的時期,而且大大促進了無縫鋼管工藝技術的全面發展。

中國無縫管產業發展

隨著新中國工業化時期和現代化時期的快速發展,無縫鋼管行業也經歷了多個發展階段。中國的無縫管發展在新中國成立后第一年就開始了,1950年中國第一個無縫鋼管廠“鞍山無縫鋼管廠”開始籌建,2004年中國已成為世界第一大無縫鋼管生產國。現今,中國連續19年無縫鋼管產量位居世界第一,中國無縫鋼管行業在70多年間實現了從0到年產3,000萬噸的跨越式發展,無縫鋼管出口量也達到了490萬噸。但是,在中國無縫鋼管產業突飛猛進發展、取得重大成就的同時,低端產品產能過剩、行業集中度低也已經嚴重影響到了中國無縫鋼管產業的健康發展。

在無縫鋼管產量方面,自改革開放以來,中國無縫鋼管年產量呈逐年上升趨勢,2013年突破年產量3,000萬噸,達到歷史峰值。此后,隨著中國供給側結構性改革,無縫鋼管行業不斷進行轉型升級,逐步淘汰落后產能。到2018年,中國無縫鋼管產量迎來復蘇,之后幾年呈現平穩上升態勢,2021年時中國無縫鋼管產量達到3,051萬噸。

無縫鋼管消費量方面,2015至2018年中國無縫鋼管表觀消費量由2,421萬噸下降至2,086萬噸,與無縫鋼管產量變動趨勢一致。2018年之后,無縫鋼管表觀消費量有所回升,2021年上升至2,724萬噸,相較于2020年同比增長10.04%。無縫鋼管進出口方面,根據相關統計數據顯示,2015-2022年中國無縫鋼管出口量呈先降后升趨勢,2020年受宏觀經濟波動影響,出口量及出口金額有所下降,2022年無縫鋼管出口量為490萬噸,達到近8年來最高水平。2015-2022年中國無縫鋼管進口量和進口金額總體呈現下降趨勢,隨著國內無縫鋼管的制造水平不斷提高,之前只能依賴于進口的部分高端無縫鋼管國產化趨勢明顯,逐漸實現了部分高端無縫鋼管的進口替代。預計隨著未來高端鋼管的國產化比例進一步提升,能夠生產高端無縫鋼管進口替代品種的企業競爭力將更為突出。

材料性能

鋼管的化學成分:

無縫鋼管的力學性能:

鋼材力學性能是保證鋼材最終使用性能(機械性能)的重要指標,它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中,根據不同的使用要求,規定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指標,還有用戶要求的高、低溫性能等。

制造工藝

無縫管的制造工藝分為兩種:

(1)熱軋(擠壓無縫鋼管):圓管壞一加熱→穿孔→三斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑(或減徑)一冷卻一矯直一水壓實驗(或探傷)→標記→人庫。

(2)冷拔(軋)無縫鋼管:圓管壞→加熱一穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油(鍍銅)→多道次冷拔(冷軋)→壞管一熱處理→矯直一水壓試驗(探傷)→標記→人庫。

無縫管的熱處理工藝:

無縫管傳統熱處理工藝采用離線熱處理工藝,包括退火、正火和火+回火等,其中應用最廣的是淬火+回火。

無縫管淬火方式主要分為兩種,一種為放人水槽中的浸入式冷卻,稱為槽內淬火;另一種是脫離水槽直接對其噴淋式冷卻,又稱槽外淬火。

基本分類

從用途上可以分為鍋爐用高壓無縫管,織爐用無縫管、化肥用高壓無縫管,合金結構鋼無縫管、不銹耐酸鋼無縫管等種類。鍋爐用高壓無縫管一般是用15CrMo、12CrMoV軋制而成。地質及石油鉆探用無縫管是用地質鉆探專用鋼軋制成的,用“DZ”符號及代表鋼屈服點的兩位數字表示。石油化工用無縫管一般用10#、20#鋼、12CrMo等鋼制造。無縫管按外形分類有圓形管、異形管之分。異形管除方形管和矩形管外,還有橢圓管、半圓管、三角形管、六角形管、凸字形管、梅花形管等。按材質的不同,分為普通碳素結構管、低合金結構管、優質碳素結構管、合金結構管、不銹管等。

應用領域

無縫鋼管廣泛用于制造坦克、自行火炮的炮筒、槍管、輸油輸氣管道、石油鉆桿、汽車傳動軸\石油、化工、鍋爐、電站、船舶、機械制造、汽車、航空、航天、能源、地質、建筑及軍工等。其中無縫管在槍口的制造上有較高的要求,在子彈被擊發后,膛內發射藥最高溫度可以達到3000℃以上,膛壓一般為200~400兆帕。所以槍管材料不能使用普通的無縫鋼管,而是要使用強度和韌性非常好的無縫管。

相關標準

(1)長度

鋼管一般以通常長度交貨,通常長度符合以下規定:

熱軋(擴)管長度為3000~12000mm

冷軋(拔)管長度為2000~10500mm

熱軋(擴)管短尺管的長度≥2m

冷軋(拔)管短尺管的長度≥1m

定尺長度和倍尺長度應在通常長度范圍內。

(2)重量

鋼管按實際重量交貨,也可按理論重量交貨。實際重量交貨可分為單根重量或每批重量兩種。鋼管每m的理論重量按下式計算

W=Πρ(D-s)s/1000

式中 W—鋼管理論重量(kg/m);

Π—圓周率,Π=3.1416;

ρ—鋼的密度(kg/dm3);

D—鋼管公稱外徑(mm);

s—鋼管公稱壁厚(mm)。

按理論重量交貨的鋼管,每批≥10t,鋼管的理論重量與實際重量允許偏差為±7.5%或±5%。

產業前景

中國無縫管產量位居世界第一,國內無縫鋼管企業雖然數量眾多,但由于受到資金、技術、人力資源、研發力量等方面的限制,企業規模普遍較小。就進出口平均價格而言,盡管中國無縫鋼管在國際市場上擁有一定的出口優勢,但在高端無縫鋼管的生產制造方面還有待提高,導致了中國無縫鋼管平均出口價格相對較低,與平均進口價格仍有一定差距。另一方面,中國無縫鋼管出口平均價格呈逐漸上漲趨勢,說明中國出口鋼管的質量和技術水平也在逐步上升,隨著中國產業轉型升級和企業的技術迭代,未來中國高端無縫鋼管將更具競爭優勢。中國無縫鋼管行業發展總體呈現不平衡態勢,雖然國內大型老牌無縫鋼管企業在中高端規格產品上憑借其產能優勢、成本優勢、管理優勢占了大部分份額,但考慮產品本身的經濟效益,往往在高規格無縫鋼管產品中投入的積極性不高。

而低規格無縫鋼管因其投資少、見效快,一大批民營企業雨后春筍般迅速填補起這塊空白,靠成本低廉、政策靈活優勢與老牌國企共同參與國內外無縫鋼管的市場競爭,產業集中度整體偏低。產業集中度低直接導致行業內企業沒有市場話語權,市場較好時易引發重復投資,經營效益下降;出口易出現相互壓價、惡意競爭,頻繁遭受“雙反調查”,影響行業整體利益。目前,在全球經濟中需求的特殊用途、高附加值、高技術含量無縫鋼管產品中,中國尚未形成明顯的競爭優勢,國際定價權偏低。

為確保無縫鋼管行業的有序發展,中國一直致力于制定一系列政策以支持和促進其發展。其中,包括鼓勵企業進行技術創新和研發,提高產品質量和標準;扶持企業引進先進生產設備和加強自主知識產權保護;推動鋼鐵企業優化產能結構和轉型升級,逐步淘汰落后產能,實現綠色可持續發展等。這些政策旨在提高無縫鋼管行業的競爭力,加強國內供需平衡,并促進該行業與其他相關領域的協同發展。同時,中國也采取了一系列市場監管措施和政策。這些措施旨在遏制價格壟斷、規范市場秩序,并加強對質量和標準的監督。相關部門嚴格執行準入準則和認證程序,對無縫鋼管企業進行質量監測、行業評估和市場檢查,從而確保產品符合國家標準和技術規范,并滿足消費者的需求。此外,相關部門也加強了對無序兼并和惡性競爭的打擊,以維護公平競爭的市場環境。

另外,作為高能耗行業,無縫鋼管生產過程將產生一定數量的廢氣、廢水和固體廢物。因此,中國政府也出臺了一系列環境保護政策以應對這類問題。這些政策鼓勵企業使用清潔生產技術,實施節能減排措施,加大對尾氣和廢水治理設施建設和運維的監督力度。政府還鼓勵企業加大資源循環利用和再利用的力度,促進整個無縫鋼管生產鏈的可持續發展。

參考資料 >

專精特新-全球及中國無縫鋼管市場占有率認證報告(2024).網易.2024-02-15

產業聚焦!2022年中國無縫管發展環境分析:無縫管需求不斷增長.百家號.2024-02-06

2023年無縫鋼管行業政策分析:國家政策加大無縫鋼管行業扶持力度.中國報告大廳.2024-02-15

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