无缝钢管按需定制

石化管是石油化工用无缝钢管的总称及简称。石油化工生产包括石油精炼、石油化工材料、石油化纤和化肥生产。生产过程中主要物理和化学反应都是在特定的压力和温度下进行的。原材料、反应物和产出物都具有不同程度的腐蚀性。 

石化管按设备分类为石油裂化设备用无缝钢管（简称裂化管）、化肥设备用高压无缝钢管（简称化工管）和现代化的高产大化工厂用无缝钢管即“三化”化工、化纤、化肥用无缝钢管；按钢种分类为：碳钢钢管、合金钢钢管和不锈钢钢管。 

现将裂化管和化工管分别介绍于后，而“三化”用无缝钢管，至今还没有专业标准，一般碳钢和合金钢钢管分别采用裂化管和化工管标准；不锈钢钢管则采用不锈钢管标准（GB/T 14976、GB/T 14975或GB/T 13296， 

裂化管（标准GB 9948）是用于石油精炼厂的炉管、热交换器管和连接管道，是我国开发专用无缝钢管早的品种之一。 
鞍钢无缝钢管厂早在1955年8月，就按ГOCT 550－1941标准（后改为鞍标4401－1956）用大连钢厂试制的管坯，试生产出了Cr7SiMnTi钢Φ89mm×6mm裂化管。因生产困难，成材率较低，后来将钢号改为12Cr5MoA；再后又进一步改为Cr5Mo。 

1963年，原冶金部为了适应经济建设对裂化管需求的增加和生产厂的增多，制定和公布了“石油裂化用无缝钢管”的部颁标准YB 237－1963，并于1970年进行了修订，变为YB 237－1970。这期间，鞍钢无缝钢管厂于1965年按“鞍新9－1965”新产品试制技术条件，试制出了Cr2Mo钢石油裂化管；1969年在生产供应Cr5Mo钢管的同时，又按“1969－4－石油部－3”低合金管新产品试制技术条件，试制出了我国自己的15Al3MoWTi钢号石油裂化管。 

化工管（标准GB 6479）是用于工作温度在－40～400℃，工作压力10～32MPa的化肥、化工厂的设备和管道。1960年上海钢管厂为了支援化肥厂的建设，试制出了冷拔高压化肥无缝钢管。1970年原冶金部制定并公布了“化肥设备用高压无缝钢管”部颁标准YB 800－1970。1986年升级为国标GB 6479。 

内直筋钢管是指钢管的内表面沿圆周带有均布的直筋，这种钢管主要用于制作散热器，如大型变压器的散热器。用带有直筋的钢管制作的散热器具有散热能力强、重量轻，加工制作工时少等优点。其生产主要采用冷拔法，用固定模冷拔，也可用辊式模冷拔。金属在内外模和拔制力作用下，凸筋进入减壁段后立即被充填到一定高度。由于不均变形而产生的附加拉缩变形，可使凸筋高度保持稳定。内螺旋凸筋管是指钢管内表面带有螺旋凸筋，这种异型管传热效率高，使用可靠，被广泛用于高压锅炉的水冷壁。内螺旋凸筋管的成型方法有机加工成型法、焊接+机加工成型法和冷拔成型法。相比之下，冷拔成型法的生产效率高，成本低，经济效益好，是目前生产内螺旋凸筋管的一种主要方法。冷拔成型法是在冷拔过程中使芯头作螺旋运动，从而在圆管内表面形成内螺旋凸筋。其外模为固定式，内模采用短芯头。 

我国在20世纪90年代初展开了对内凸筋管方面的研究与试生产。东北工学院在这两种形式的内凸筋管的理论分析、工具制作、试验研究上已取得如下一系列成果。 

冷拔内直筋散热器钢管的难点，是在拔制过程中凸筋高度充填的同时伴随着凸筋被拉缩。他们通过试验，分析了筋底壁厚压下率（ε％）、壁径比（δ0/D0）、齿高比（ｋ）及摩擦条件诸因素对凸筋高度充填和凸筋拉缩的影响及它们之间的关系。从工模具设计角度，侧重探讨模具形状对内直筋管冷拔成型的影响。在模具设计的基础上提出了模具的形状参数，根据实验结果，确定了合理的形状参数值，从而为模具设计提供了重要依据。他们先后对固定模拔制内直筋管和辊模拔制内凸筋管，用工程推导法推导出了冷拔内直筋管拔制力计算方法的理论公式，并进行了实验验证。固定拉模的理论计算值与实测值的相对误差小于１５％。辊模拔制内直筋管拔制力的计算值约为固定模所需拔制力实测值的１/３，约为固定模计算值的２/５，这有利于得到凸筋更高的内直筋管。 

冷拔内螺旋凸筋管的生产难点是在拔制过程中内螺旋凸筋拉缩。通过实验，分析工艺因素（筋底壁厚压下率、壁径比、壁厚不均度和齿高比）对凸筋拉缩的影响，得出了凸筋拉缩的理论计算式，用该计算式可较准确地选择拔制管料。 

 在设计冷拔内螺旋凸筋管的模具时，需慎重考虑芯头的螺旋升角，如果选择过大，会导致芯头停止旋转，即芯头旋转自锁现象。利用螺旋副模型推导出了内螺旋凸筋管成形时螺旋升角的临界值为39°～55°，此值与实验结果相吻合。芯头凸筋轴向侧壁角越小，越有利于螺旋凸筋的成形，同时螺旋升角的临界值随摩擦因数的变化而变化，摩擦因数越小也越有利于螺旋凸筋的成形，因此，在内螺旋凸筋管的拔制过程中须保持良好的润滑条件。此结论为内螺旋凸筋管的模具设计提供了重要依据。 

通过分析冷拔内螺旋凸筋管内芯头的形式，得出了适合批量生产的内芯头形式是圆柱形螺旋直线内芯头。实验表明，用圆柱形螺旋直线内芯头可生产出符合设计要求的内螺旋凸筋管，并且内芯头的制造成本低，使用寿命长。