上海市20#大口径精密无缝管

 厚壁无缝管按生产方式可分为热轧、焊接和冷加工三类。热轧无缝钢管是将实心的管坯或钢锭穿孔并轧制成空心断面的钢管，基本工序是穿孔和轧管。冷加工无缝钢管是钢管的二次加工。冷加工是获得高精度、高性能管材的重要方法，包括冷轧、冷拔、冷张力减径和冷旋压等。高合金钢种用挤色金属无缝管以挤压方式生产为主。

    大口径厚壁无缝管的原料是圆管坯，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。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，形成厚壁无缝管。厚壁无缝管内径由定径机钻头的外径长度来确定。

   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进行内部探伤。若钢管内部有裂纹，气泡等问题，将被探测出。厚壁无缝管质检后还要通过严格的手工挑选。厚壁无缝管质检后，用油漆喷上编号、规格、生产批号等。并由吊车吊入仓库中。

45号无缝钢管的生产工艺流程包括坯料轧前准备、管坯加热、穿孔、轧制、定减径、钢管冷却、钢管切头尾、分段、矫直、探伤、人工检查、喷标打印、打捆包装等基本工序。当今热轧无缝钢管生产一般主要变形工序有三个：穿孔、轧管和定减径，其各自的工艺目的和要求如下。

1 穿孔

穿孔是将实心的管坯穿制成空心的毛管，其设备被称为穿孔机：对穿孔工艺的要求是：

(1)要保证穿出的毛管壁厚均匀，椭圆度小，几何尺寸精度高;

(2)毛管的内外表面较光滑，不得有结疤、折叠、裂纹等缺陷;

(3)要有相应的穿孔速度和轧铡周期，以适应整个机组的生产节奏，使毛管的终轧温度能满足轧管机的要求。

2 轧管

轧管是将穿孔后的厚壁毛管压成薄壁的荒管，以达到成品管所要求的热尺寸和均匀性。即根据后续工序减径量和经验公式确定本工序荒管的壁厚植进行壁厚的加工，该设备被称为轧管机。对轧管工艺的要求是：(1)将厚壁毛管变成薄壁荒管(减壁延伸)时首先要保证荒管具有较高的壁厚均匀度;

(2)荒管具有良好的内外表面质量。轧管机的选型及其与穿孔工序之间变形量的合理匹配，是决定机组产品质量、产量和技术经济指标好坏的关键。

3 定减径(包括张减)

定减径主要作用是消除前道工序轧制过程中造成的荒管外径不一，以提高热轧成品管的外径精度和真圆度。减径是将大管径缩减到要求的规格尺寸和精度。张力减径是在前后机架张力的作用下进行减径，同时进行减壁。定减径使用的设备为定(减)径机。对定减径工艺的要求是：

(1)在一定的总减径率和较小的单机架减径率条件下来达到定径目的;

(2)可实现使用一种规格管坯生产多种规格成品管的任务;

(3)进一步改善钢管的外表面质量。

20世纪80年代末，曾有试图取消轧管工序的倾向，仅使用穿孔加定减径的方法生产无缝钢管的工艺，简称CPS(即斜轧穿孔和张减的英文Cross—roll Piercing，Stretch—reducing缩写)，并于1990年3月～1991年7月在南非的Tosa厂进行了工业试验，生产外径φ33.4～φ179.8mm，壁厚3.4～25mm的钢管，其中定径最小外径为101.6mm。经过实践检验，该工艺在生产壁厚大于10mm的钢管时质量尚可，但在生产壁厚小于8mm的钢管时通过定径、张减不能完全消除穿孔毛管的螺旋线，影响了钢管的外观质量。

40cr钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形钢材。40cr钢管是用实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。40cr钢管具有中空截面，钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材。

根据标准GB/T 3077-2008：
化学成分（质量分数，%）C 0.37~0.44、Si 0.17~0.37、Mn 0.50~0.80、Cr0.80~1.10、Ni≤0.30。 【力学性能】
试样毛坯尺寸（mm）：25
热处理：
次淬火加热温度（℃）：850；冷却剂：油
第二次淬火加热温度（℃）：-
回火加热温度（℃）：520；冷却剂：水、油
抗拉强度（σb/MPa）：≧980
屈服点（σs/MPa）：≧785
断后伸长率（δ5/%）：≧9
断面收缩率（ψ/%）：≧45
冲击吸收功（Aku2/J）：≧47
布氏硬度（HBS100/3000）（退火或高温回火状态）：≦207
40cr钢管对应钢号
我国GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、德国DIN标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢号41Cr4、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS标准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、国际标准化组织ISO标准钢号41Cr4。

钢材理论重量计算

钢材理论重量计算的计量单位为公斤（ kg ）。其基本公式为：

W（重量，kg ）=F(断面积 mm2)×L(长度，m)×ρ(密度，g/cm3)×1/1000

各种钢材理论重量计算公式如下： 
名称（单位） 
计算公式 
符号意义 
计算举例

圆钢 盘条（kg/m） 
W= 0.006165 ×d×d 
d = 直径mm 
直径100 mm 的圆钢，求每m 重量。每m 重量= 0.006165 ×1002=61.65kg

螺纹钢（kg/m） 
W= 0.00617 ×d×d 
d= 断面直径mm 
断面直径为12 mm 的螺纹钢，求每m 重量。每m 重量=0.00617 ×12 2=0.89kg

方钢（kg/m） 
W= 0.00785 ×a ×a 
a= 边宽mm 
边宽20 mm 的方钢，求每m 重量。每m 重量= 0.00785 ×202=3.14kg

扁钢 
（kg/m） 
W= 0.00785 ×b ×d 
b= 边宽mm 
d= 厚mm 
边宽40 mm ，厚5mm 的扁钢，求每m 重量。每m 重量= 0.00785 ×40 ×5= 1.57kg

六角钢 
（kg/m） 
W= 0.006798 ×s×s 
s= 对边距离mm 
对边距离50 mm 的六角钢，求每m 重量。每m 重量= 0.006798 ×502=17kg

八角钢 
（kg/m） 
W= 0.0065 ×s ×s 
s= 对边距离mm 
对边距离80 mm 的八角钢，求每m 重量。每m 重量= 0.0065 ×802=41.62kg

等边角钢 
（kg/m） 
= 0.00785 ×[d （2b – d ）+0.215 （R2 – 2r 2 ）] 
b= 边宽 
d= 边厚 
R= 内弧半径 
r= 端弧半径 
求20 mm ×4mm 等边角钢的每m 重量。从冶金产品目录中查出4mm ×20 mm 等边角钢的R 为3.5 ，r 为1.2 ，则每m 重量= 0.00785 ×[4 ×（2 ×20 – 4 ）+0.215 ×（3.52 – 2 ×1.2 2 ）]=1.15kg

不等边角钢 
（kg/m） 
W= 0.00785 ×[d （B+b – d ）+0.215 （R2 – 2 r 2 ）] 
B= 长边宽 
b= 短边宽 
d= 边厚 
R= 内弧半径 
r= 端弧半径 
求30 mm ×20mm ×4mm 不等边角钢的每m 重量。从冶金产品目录中查出30 ×20 ×4 不等边角钢的R 为3.5 ，r 为1.2 ，则每m 重量= 0.00785 ×[4 ×（30+20 – 4 ）+0.215 ×（3.52 – 2 ×1.2 2 ）]=1.46kg

常用数据 
1 米(m)＝ 3.281 英尺 
1 英寸＝ 25.4 毫米 
1 磅＝ 0.4536 公斤 
1 盎司＝ 28.3 克 
1 公斤力＝ 9.81 牛顿 
1 磅力＝4.45 牛顿 
1 兆帕=145.161 磅 / 英寸 
钢的比重(密度）： 7.8g/cm 
不锈钢比重（密度）：7.78g/cm 
铝的比重（密度）： 2.7g/cm 
锌比重（密度）： 7.05g/cm

备注： 
1 角钢、工字钢和槽钢的准确计算公式很繁，表列简式用于计算近似值。 
2 f值：一般型号及带a的为3.34，带b的为2.65，带c的为2.26。 
3 e值：一般型号及带a的为3.26，带b的为2.44，带c的为2.24。 
4 各长度单位均为毫米（mm)

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