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無縫鋼管生產(chǎn) 一、 鋼管的簡述 二、 鋼管的分類 三、 鋼管的常用標(biāo)準(zhǔn) 四、 鋼管的技術(shù)要求 五、 熱軋鋼管的生產(chǎn)簡述 六、 鋼管的表面質(zhì)量缺陷簡述 七、 鋼管常用的數(shù)學(xué)知識(shí) 一、鋼管的簡述 1）鋼管的定義 無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的長條鋼材。鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。 2）鋼管的優(yōu)點(diǎn) A）鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭強(qiáng)度相同時(shí)，重量較輕，是一種經(jīng)濟(jì)截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，如石油鉆桿、汽車傳動(dòng)軸、自行車架以及建筑施工中用的鋼腳手架等。 B）用鋼管制造環(huán)形零件，可提高材料利用率，簡化制造工序，節(jié)約材料和加工工時(shí)，如滾動(dòng)軸承套圈、千斤頂套等，目前已廣泛用鋼管來制造。鋼管還是各種常規(guī)武器不可缺少的材料，槍管、炮筒等都要鋼管來制造。 3）圓形鋼管的優(yōu)點(diǎn) 鋼管按橫截面積形狀的不同可分為圓管和異型管。由于在周長相等的條件下，圓面積最大，用圓形管可以輸送更多的流體。此外，圓環(huán)截面在承受內(nèi)部或外部徑向壓力時(shí)，受力較均勻，因此，絕大多數(shù)鋼管是圓管。 4）圓形鋼管的缺點(diǎn) 但是，圓管也有一定的局限性，如在受平面彎曲的條件下，圓管就不如方、矩形管抗彎強(qiáng)度大，一些農(nóng)機(jī)具骨架、鋼木家具等就常用方、矩形管。根據(jù)不同用途還需有其他截面形狀的異型鋼管。 二、管材的分類 1、按生產(chǎn)方法分類 （1）無縫管——熱軋管、冷軋管、冷拔管、擠壓管、頂管 （2）焊管 （a）按工藝分——電弧焊管、電阻焊管（高頻、低頻）、氣焊管、爐焊管 （b）按焊縫分——直縫焊管、螺旋焊管 2、按斷面形狀分類 （1）簡單斷面鋼管——圓形鋼管、方形鋼管、橢圓形鋼管、三角形鋼管、六角形鋼管、菱形鋼管、八角形鋼管、半圓形鋼管其他 （2）復(fù)雜斷面鋼管——不等邊六角形鋼管、五瓣梅花形鋼管、雙凸形鋼管、雙凹形鋼管、瓜子形鋼管、圓錐形鋼管、波紋形鋼管、表殼鋼管、其他 3、按壁厚分類——薄壁鋼管、厚壁鋼管 4、按用途分類——管道用鋼管、熱工設(shè)備用鋼管、機(jī)械工業(yè)用鋼管、石油、地質(zhì)鉆探用鋼管、容器鋼管、化學(xué)工業(yè)用鋼管、特殊用途鋼管、其他 三、鋼管的常用標(biāo)準(zhǔn) １.GB/T8162-1999（結(jié)構(gòu)用無縫鋼管）。主要用于一般結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)。其代表材質(zhì)（牌號(hào)）：碳素鋼、20、45號(hào)鋼；合金鋼Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。 2.GB/T8163-1999（輸送流體用無縫鋼管）。主要用于工程及大型設(shè)備上輸送流體管道。代表材質(zhì)（牌號(hào)）為20、Q345等。 3. GB3087-1999（低中壓鍋爐用無縫鋼管）是用于制造各種結(jié)構(gòu)低中壓鍋爐過熱蒸汽管、沸水管及機(jī)車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋和冷拔（軋）無縫鋼管。代表材質(zhì)為10、20號(hào)鋼。 4. GB5310-1995（高壓鍋爐用無縫鋼管）是用于制造高壓及其以上壓力的水管鍋爐受熱面用的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和不銹耐熱鋼無縫鋼管。代表材質(zhì)為20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。 5. GB1479-2000（高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管）是適用于工作溫度為-40~400℃、工作壓力為10~30Ma的化工設(shè)備和管道的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼無縫鋼管。代表材質(zhì)為20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。 6．GB9948-1988（石油裂化用無縫鋼管）。主要用于石油冶煉廠的鍋爐、熱交換器及其輸送流體管道。其代表材質(zhì)為20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。 7. GB/T5035-1993（汽車半軸套管用無縫鋼管）是制造汽車半軸套管及驅(qū)動(dòng)橋橋殼軸管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋無縫鋼管。 8，GB18248-2000（氣瓶用無縫鋼管）。主要用于制作各種燃?xì)狻⒁簤簹馄?。其代表材質(zhì)為37Mn、34Mn2V、35CrMo等。 9，API SPEC5CT-1999（套管和油管規(guī)范），主要用于石油的油管和套管，其代表材質(zhì)為J55、K55、N80、C90、P110等。 10. API SPEC 7D（鉆桿接頭、鉆鋌），主要用于石油鉆探用的。國內(nèi)鋼號(hào)為37CrMnMo、4145H、40Mn2。 還有地質(zhì)鉆探用鋼管（YB235-70）、石油鉆探管（YB528-65）、GB5312-1999（船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管）、金剛石巖芯鉆探用無縫鋼管（GB3423-82）、柴油機(jī)用高壓油管（GB3093-86）、液壓和氣動(dòng)缸筒用精密內(nèi)徑無縫鋼管（GB8713-88）、冷拔或冷軋精密無縫鋼管（GB3639-83）、結(jié)構(gòu)用不銹鋼無縫鋼管（GB/T14975-1994）、流體輸送用不銹鋼無縫鋼管（GB/T14976-1994）、GB/T17396-1998（液壓支柱用熱軋無縫鋼管）、GB3093-1986（柴油機(jī)用高壓無縫鋼管）、GB/T3639-1983（冷拔或冷軋精密無縫鋼管）、GB/T3094-1986（冷拔無縫鋼管異形鋼管）、GB/T8713-1988（液壓和氣動(dòng)筒用精密內(nèi)徑無縫鋼管）、GB13296-1991（鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管）、GB/T14975-1994（結(jié)構(gòu)用不銹鋼無縫鋼管）、GB/T14976-1994（流體輸送用不銹鋼無縫鋼管）、等。 其工藝流程簡述： 無縫鋼管因其制造工藝不同，又分為熱軋（擠壓）無縫鋼管和冷拔（軋）無縫鋼管兩種。冷拔（軋）管又分為圓形管和異形管兩種。無縫鋼管，又因其用途不同而分為如下若干品種： １.熱軋（擠壓無縫鋼管）：圓管坯→檢查→修磨→切斷→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→再加熱→定徑（或減徑）→冷卻→矯直→切頭、切尾、取樣→檢查修磨（或探傷）→包裝→入庫 軋制無縫管的原料是圓管坯，圓管胚要經(jīng)過切斷設(shè)備加工成長度約為一定長度（按計(jì)劃要求）的坯料，送到加熱爐內(nèi)加熱，溫度大約為１２００左右的攝氏度。燃料為煤氣或天然氣。爐內(nèi)溫度控制是關(guān)鍵性的問題.圓管坯出爐后要經(jīng)過穿孔機(jī)進(jìn)行穿孔。一般較常見的穿孔機(jī)是錐形輥穿孔機(jī)，這種穿孔機(jī)生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，穿孔擴(kuò)徑量大，可穿多種鋼種。穿孔后，圓管坯就先后被三輥斜軋、連軋或擠壓。擠壓后要脫管定減徑。經(jīng)定減徑設(shè)備進(jìn)行減徑、定徑。鋼管上冷床進(jìn)行冷卻，就要被矯直。鋼管經(jīng)矯直后進(jìn)行切頭、切尾、取樣。如需探傷，則渦流、超聲進(jìn)行內(nèi)外探傷。若鋼管內(nèi)部有裂紋，氣泡等問題，將被探測出。鋼管質(zhì)檢后還要通過嚴(yán)格的手工挑選。鋼管質(zhì)檢后，用油漆噴上編號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)批號(hào)等。并由吊車吊入倉庫中。 ２.冷拔（軋）無縫鋼管：圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→磷化、皂化→多道次冷拔（冷軋）→退火→矯直→切頭、切尾、取樣→檢查修磨（或探傷）→包裝→入庫 冷拔（軋）無縫鋼管的軋制方法較熱軋（擠壓無縫鋼管）復(fù)雜。它們的生產(chǎn)工藝流程前三步基本相同。不同之處從第四個(gè)步驟開始，圓管坯經(jīng)打頭后，退火。退火后要用專門的酸性液體進(jìn)行酸洗。酸洗后，磷化、皂化。然后緊接著是經(jīng)過多道次冷拔（冷軋），專門的熱處理。熱處理后，就要被矯直。鋼管經(jīng)矯直后由傳送帶送至金屬探傷機(jī)（或水壓實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行內(nèi)部探傷。若鋼管內(nèi)部有裂紋，氣泡等問題，將被探測出。鋼管質(zhì)檢后還要通過嚴(yán)格的手工挑選。鋼管質(zhì)檢后，用油漆噴上編號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)批號(hào)等。并由吊車吊入倉庫中。 四、鋼管的技術(shù)要求 根據(jù)材料使用的環(huán)境條件選擇相應(yīng)的鋼管標(biāo)準(zhǔn)，按鋼管標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求進(jìn)行生產(chǎn)和檢驗(yàn)。 1，鋼種牌號(hào) 常見的鋼管牌號(hào)有 碳結(jié)鋼和低合金：10、20、35、45、Q435、16Mn 合金鋼：40—45Mn2、27SiMn、40—45MnB、20—50Cr、38CrSi、12—42CrMo、12CrMoV、12Cr1MoV、38CrMoAl、50CrVA、20CrMn、20—35CrMnSi、35CrMnSiA、20—30CrMnTi、12CrNi2（3、4）、15—40CrMnMo 如有特殊要求，生產(chǎn)廠家與用戶相互協(xié)商或一方自行確定鋼中的成份進(jìn)行試制。 2，制造方法 1） 鋼的制造方法 根據(jù)材質(zhì)要求，可選擇相應(yīng)的冶煉方法，目前主要有電爐（電渣重熔、感應(yīng)加熱爐）、轉(zhuǎn)爐、平爐等冶煉方法，如航空航天用的鋼管，要求夾雜物很少，必須用電渣重熔生產(chǎn)。 2） 管坯的制造方法 根據(jù)鋼管的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，可選擇相應(yīng)的加工方法，如軋坯、鍛坯、連鑄坯。 3） 鋼管的制造方法 有熱軋（擠壓和擴(kuò)）和冷拔（軋）無縫方法生產(chǎn)。 3，尺寸、外形、重量 1） 尺寸公差 外徑和壁厚公差根據(jù)制造方法和外徑大小進(jìn)行制定不同的級(jí)別的公差，如GB/T8162—1999標(biāo)準(zhǔn)中熱軋無縫鋼管（以下單位均為毫米，mm）， A） 外徑≥50 普通級(jí)公差：1%，高級(jí)公差：0.75%。 B） 壁厚＞20 普通級(jí)公差：12.5%，高級(jí)公差：10%。 C）壁厚：≥4—20 普通級(jí)公差：—12.5%，+15%；高級(jí)公差：10%。 如299X32的公差 外徑：普通級(jí)公差為296.01—301.99mm；高級(jí)公差為296.76—301.24mm。 壁厚：普通級(jí)公差為28—36mm；高級(jí)公差為28.8—35.2mm。 2） 長度 長度：、倍尺長度、范圍長度和定尺長度。 A） 通常長度一般為3—12M。如用戶有要求，則按用戶要求進(jìn)行生產(chǎn)。如無，則按生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中要求進(jìn)行生產(chǎn)。 B） 倍尺長度則按用戶的倍尺（如450mm的倍尺）來生產(chǎn)，考慮倍尺的切口余量。如用戶有切口余量的要求，則按用戶的要求進(jìn)行生產(chǎn)。如無，則按生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中的要求進(jìn)行生產(chǎn)。 C） 范圍長度：按用戶的要求進(jìn)行組織生產(chǎn)（如7—8M）。 D） 定尺長度：按用戶的要求進(jìn)行組織生產(chǎn)（如7M定尺），長度允許偏差按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 倍尺長度、范圍長度和定尺長度均在通常長度范圍內(nèi)。 3） 彎曲度 鋼管的彎曲度是指每米的彎曲度。如GB/T8162—1999中壁厚＞30mm，彎曲度≯3.0mm/M。 4） 端頭外形 鋼管的兩端面應(yīng)與鋼管軸線垂直，切口線毛刺應(yīng)予清除。 5） 表面質(zhì)量 表面質(zhì)量：按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)。但一般鋼管質(zhì)量要求：鋼管的內(nèi)外表面不得有裂紋、 折疊、軋折、離層和結(jié)疤。這些缺陷必須完全清除，其清除處的實(shí)際壁厚不得不于壁厚所允許的最小值。深度不超過壁厚負(fù)偏差的其它缺陷允許存在。 6） 超聲、渦流探傷 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和用戶的要求，按相關(guān)的探傷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探傷。 7） 檢驗(yàn)規(guī)則 A） 鋼管的質(zhì)量檢查、理化檢驗(yàn)由生產(chǎn)廠的專業(yè)質(zhì)檢員、檢驗(yàn)員進(jìn)行。 B） 組批規(guī)則：生產(chǎn)、檢驗(yàn)按批進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。每批應(yīng)由同一牌號(hào)、同一爐（罐）號(hào)、同一規(guī)格和同一熱處理制度（爐次）的鋼管組成。至于每批的根數(shù)見相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 C） 取樣按生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)要求進(jìn)行取樣。 D） 檢驗(yàn)項(xiàng)目：高倍、拉伸、低倍、沖擊、脫碳、晶粒度等。 E） 復(fù)檢和判定規(guī)則：參照GB/T2102的規(guī)定。 F） 檢驗(yàn)和檢查項(xiàng)目：參照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)要求。 8） 交貨狀態(tài)：交貨狀態(tài)有熱軋狀態(tài)、冷拔（軋）狀態(tài)、熱處理狀態(tài)交貨；按用戶要求進(jìn)行交貨。 9） 交貨重量：有實(shí)際過磅重量和理論重量兩種。 A） 按用戶要求進(jìn)行交貨。 B） 重量允許偏差滿足合同要求的偏差。 另還有按鋼管的根數(shù)進(jìn)行交貨。 10）包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明書 見GB/T2102中有關(guān)規(guī)定。 五、熱軋鋼管的生產(chǎn)簡述 生產(chǎn)工藝流程：圓管坯→檢查→修磨→切斷→加熱→穿孔→三輥斜軋→定徑（或減徑）→冷卻→矯直→切頭、切尾、取樣→檢查修磨（或探傷）→包裝→入庫 5.1管坯的檢查和修磨 1） 管坯的要求 管坯的質(zhì)量的好壞對(duì)鋼管的質(zhì)量起決定作用，所以對(duì)管坯進(jìn)行檢查和修磨。 管坯的測通常技術(shù)要求：表面質(zhì)量、內(nèi)部組織（主要是低倍組織）以及幾何尺寸公差，不同的鋼管標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求不同，所以對(duì)應(yīng)不同的管坯標(biāo)準(zhǔn)。 A） 管坯的表面質(zhì)量 管坯的表面質(zhì)量是不允許存在缺陷，因?yàn)樵诠芘魃洗嬖诘娜魏稳毕荻紩?huì)帶到鋼管上，而且這些缺陷地方往往造成應(yīng)力集中，通過塑性變形（穿孔變形），使得缺陷加深、加長。 管坯上表面缺陷是指表面上和靠近表面上的缺陷，如果缺陷深度不超過0.7mm，這種缺陷是沒有危險(xiǎn)的，因?yàn)橥ㄟ^加熱可將其燒掉（氧化鐵皮）。 B） 內(nèi)部組織 內(nèi)部組織主要是低倍組織，是指縮孔和中心疏松、非金屬夾雜物的集聚、氣體的含量（如氣泡和皮下氣泡）。 當(dāng)大量存在以上所列的缺陷時(shí)，在穿孔過程中容易造成內(nèi)部缺陷和內(nèi)表面缺陷，大量生產(chǎn)實(shí)踐表明：鋼管內(nèi)外表面上缺陷常常是由于非金屬夾雜物的集聚造成的。這是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行熱塑性變形時(shí)，由于有些非金屬夾雜物不能承受大的塑性變形（特別是穿孔變形），使得金屬致密性受到破壞。特別是分布在晶界上，從而減弱了晶粒的聯(lián)系，使金屬塑性降低，導(dǎo)致金屬破裂，出現(xiàn)了缺陷。 C） 尺寸公差：嚴(yán)格按相應(yīng)的管坯標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。主要是外徑的大小和橢圓度的問題，引起質(zhì)量問題是不能順利咬入和前卡。 2） 管坯的檢查和修磨 管坯的檢查和修磨有以下： ①酸洗→檢查→修磨 ②拋丸→磁粉探傷→修磨 ③人工檢查→修磨 酸洗效果好，各種缺陷極易暴露，但占地面積大，勞動(dòng)條件差，污染大。 拋丸效果好，面積小，效率高，但投資大。 人工檢查主要容易露檢，勞動(dòng)量大。 管坯修磨的方法有：風(fēng)鏟、風(fēng)動(dòng)砂輪、車床剝皮及火焰清理。 采取何種清理辦法，根據(jù)鋼種而定。 如剝皮針對(duì)高合金鋼，一般剝5—10mm，極易發(fā)現(xiàn)缺陷，并除掉缺陷。 火焰清理針對(duì)中低碳鋼，效率較高。 風(fēng)鏟用的較少，其勞動(dòng)強(qiáng)度較大，主要清理局部缺陷。 風(fēng)動(dòng)砂輪用的較多，易操作，方便。 5.2管坯剪斷和定心 為了滿足軋制各種壁厚和外徑的鋼管所需的各種長度的管坯，要進(jìn)行截?cái)?。鋼管的長度有各種要求，比如范圍長度和定尺長度的鋼管，管坯的長度同時(shí)要求相應(yīng)的長度。特別是定尺管，管坯的定尺公差一定滿足工藝要求進(jìn)行截?cái)唷? A）管坯的剪斷 切斷管坯的方法：氣切、鋸切、剪切、折斷和氧割。 氣切用的較少，損耗較大，主要用于合金管坯。 剪切用于小規(guī)格管坯。 折斷用于一定的強(qiáng)度范圍的管坯，先鋸，后折。 鋸切用的較多，鋸切有：砂輪鋸、圓盤鋸、帶鋸和摩擦鋸。目前用得較多是圓盤鋸。 氧割用于較大的管坯。 B）管坯的定心 管坯的定心有熱定心和冷定心。 定心的目的：減少毛管前端的壁厚不均（特別是穿孔厚壁毛管），并改善穿孔的二次咬入條件。 定心的好壞影響鋼管的壁厚和內(nèi)表面質(zhì)量（如定偏了和定心內(nèi)折）。 5.3管坯的加熱 管坯的加熱的目的：為穿孔和軋管準(zhǔn)備良好的加工組織和改善金屬組織性能。一方面加熱可使管坯轉(zhuǎn)變?yōu)橛凶銐虻乃苄院偷偷淖冃慰沽Φ牟牧希瑸榻饘俪尚蛣?chuàng)造了有利的條件使加工能量消耗最??；另一方面在加熱過程中可以改善鋼的組織性能（如獲得單相組織的固溶體組織、溶解碳化物，降低鋼中形成白點(diǎn)的敏感性、初生帶狀組織的非金屬相的擴(kuò)散等）。 但加熱金屬過程中也會(huì)帶來一些缺陷，如形成氧化鐵皮、脫碳和滲碳，使得金屬表面質(zhì)量降低，損耗增加。 1）管坯的加熱分兩個(gè)階段：低溫段加熱、高溫段加熱。 A）低溫段加熱：主要是指金屬加熱到700℃以下。 此階段主要是加熱一些特殊合金鋼的關(guān)鍵時(shí)期，因?yàn)榇祟愪撚械偷臒醾鲗?dǎo)性、低的塑性。 此低溫段加熱速度時(shí)考慮以下因素： 金屬的導(dǎo)熱性（各種合金元素和鋼的組織的導(dǎo)熱性不同，加熱溫度和時(shí)間不同） 熱應(yīng)力（金屬內(nèi)外溫度存在溫差，內(nèi)外層的熱膨脹就不同，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力；與加熱速度、管坯直徑和導(dǎo)熱性有關(guān)） 組織應(yīng)力（大部分碳鋼在300—500℃時(shí)，塑性降低，產(chǎn)生藍(lán)脆；在相變溫度650—900度，鋼發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生組織應(yīng)力，與熱應(yīng)力疊加，破壞金屬連續(xù)性。） 原始應(yīng)力：前道工序的冷卻不當(dāng)造成的。 鋼的組織：不同的組織其導(dǎo)熱性不同。 B） 高溫段加熱：主要是指金屬加熱到700℃以上，此時(shí)金屬的導(dǎo)熱性和塑性顯著增加，同時(shí)沿?cái)嗝娴臏夭钶^小，從而熱應(yīng)力大為減少，故采取快速加熱。 高溫段加熱考慮的問題：如何保證沿管坯斷面和長度方向上加熱均勻（陰陽面、白頭及黑頭）、改善組織結(jié)構(gòu)、減少脫碳、氧化以及防止過熱和過燒問題。 以上問題與爐子結(jié)構(gòu)、管坯料在爐中的布置、燒嘴的布置及調(diào)節(jié)、壓力控制和操作。 2）加熱溫度的確定 加熱溫度的確定考慮以下因素：過熱和過燒、終軋溫度（軸承管）、脫碳和滲碳（軸承鋼和不銹鋼）、溫升、頂頭材質(zhì)和氧化鐵此。 3）加熱過程中的缺陷 ①氧化：XFe+YCO2=FeXOY+YCO和XFe+YH2O =FeXOY+YH2 ②脫碳和滲碳：Fe3C+CO2=3Fe+2CO和Fe3C +H2O =3Fe+CO+H2 ③過熱：如爐內(nèi)溫度過高，或在爐內(nèi)高溫停留時(shí)間過長，鋼的晶粒長大很快，導(dǎo)致晶粒間結(jié)合力弱，機(jī)械性能顯著下降，在變形過程中出現(xiàn)軋裂。此現(xiàn)象可以經(jīng)熱處理進(jìn)行挽救。 ④過燒：在加熱到大大超過GS線以上的溫度和長時(shí)間停留在爐中，除了晶粒長大外，碳和其它偏析物所組成的晶間薄膜將產(chǎn)生熔化，氧化，鋼的結(jié)合性相當(dāng)差，在穿孔過程中破裂成塊，無法挽救。 5.4鋼管軋制原理簡述 一）穿孔機(jī) 1，簡述 在無縫鋼管生產(chǎn)機(jī)組中斜軋穿孔機(jī)的作用在于由實(shí)心的坯料穿孔成空心的毛管，是生產(chǎn)的最主要的工序，是金屬變形的第一道工序。 在鉆床上是靠鉆頭旋轉(zhuǎn)而切削金屬獲得眼孔，一部分金屬變成金屬屑而廢掉；斜軋穿孔是靠金屬塑性變形加工來形成內(nèi)孔，金屬?zèng)]有絲毫損失。但斜軋穿孔比鉆孔較復(fù)雜得多。 斜軋穿孔的歷史：在1884年前，德國工人在鍛造圓斷面鋼坯（旋轉(zhuǎn)橫鍛）實(shí)踐活動(dòng)中，常發(fā)現(xiàn)坯料的中心出現(xiàn)中心破裂，形成不規(guī)則的內(nèi)孔，即“孔腔”。開始空軋來獲得內(nèi)孔，后來在實(shí)踐中不斷摸索，提出加頂頭的斜軋穿孔法，通過試驗(yàn)，加頂頭后得到的管子內(nèi)孔擴(kuò)大了，內(nèi)壁也較光滑，當(dāng)時(shí)生產(chǎn)出的主要是厚壁鋼管，后隨著工業(yè)發(fā)展，工藝和設(shè)備不斷改進(jìn)，才生產(chǎn)出的各種使用的無縫鋼管。 2，二輥穿孔機(jī)的組成 二輥斜軋穿孔是軋件在兩個(gè)傾斜于軋制線放置的主動(dòng)軋輥、兩個(gè)固定不動(dòng)的導(dǎo)板和一個(gè)隨動(dòng)的頂頭（但軸向定位）組成的一個(gè)“環(huán)形封閉孔型”內(nèi)進(jìn)行軋制。 一般的斜軋穿孔機(jī)是軋輥上下放置，導(dǎo)板左右放置，稱臥式穿孔機(jī)；軋輥上下放置，導(dǎo)板左右放置，稱立式穿孔機(jī)。立式穿孔機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：1）較好解決了大送進(jìn)角的穿孔機(jī)的主傳動(dòng)布置。2）萬向軸節(jié)在小傾斜角下運(yùn)轉(zhuǎn)，工作平衡、磨損小。3）導(dǎo)板快速更換。 穿孔機(jī)的設(shè)備由四部分組成： 1）主傳動(dòng) 它將電機(jī)輸出的動(dòng)力傳送到軋輥上，它由主聯(lián)軸節(jié)、聯(lián)合齒輪座等組成。 2）穿孔機(jī)工作機(jī)座 它由機(jī)座、上蓋、軋輥箱、軋輥傾角調(diào)整裝置、軋輥側(cè)壓進(jìn)機(jī)構(gòu)、上下導(dǎo)板座及上下導(dǎo)板調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成，工作機(jī)座是使管坯產(chǎn)生塑性變形，并承受全部軋制力的主要設(shè)備。 3）穿孔機(jī)前臺(tái) 它由受料槽、氣動(dòng)推料器和導(dǎo)筒等組成，用來輸送管坯并正確地將管坯喂入穿孔機(jī)軋輥間軋制。 4）穿孔機(jī)后臺(tái) 它由頂桿小車、鎖閘架、定心輥、抬升輥和翻料機(jī)構(gòu)等組成，其作用是準(zhǔn)確地控制穿孔中心線（軋制線），并保證順利將毛管導(dǎo)出軋輥，送往軋管機(jī)。 3，穿孔機(jī)的工具 1）軋輥：它是主傳動(dòng)變形工具，通常輥身分為入口錐、軋制帶（又稱壓縮帶）和出口錐。其功用： ①入口錐：拽入管坯并實(shí)現(xiàn)管坯穿孔. ②出口錐是實(shí)現(xiàn)毛減壁、平整毛管表面、均勻毛管壁厚和完成毛管歸圓 ③軋制帶：起到從入口錐到出口錐的過渡作用。 2）導(dǎo)板：它是固定不動(dòng)的外變形工具，不僅起到管坯和毛管的導(dǎo)向作用，使軋制線穩(wěn)定，而更重要的是封閉孔型外環(huán)、限制毛管橫向變形——擴(kuò)徑，起到控制毛管的外徑徑作用。導(dǎo)板的形狀如軋輥一樣，有入口段、過渡段和出口段。（1）入口段導(dǎo)入管坯；（2）出口段導(dǎo)出毛管并限制毛管的擴(kuò)徑；（3）過渡段起過渡作用。 （3）頂頭：頂頭的形狀見圖，它是穿孔機(jī)內(nèi)變形工具，相當(dāng)于鋼環(huán)軋機(jī)的內(nèi)輥。工作時(shí)頂頭靠頂桿的支撐在變形區(qū)內(nèi)軸向位置固定不變。實(shí)踐證明，管坯由實(shí)心變成空心毛管過程中，軋件中，軋件的外徑變化不大，而內(nèi)徑由零擴(kuò)大到要求值的變形主要靠頂頭的穿孔錐來完成。由于頂頭擔(dān)負(fù)著很重要的變形任務(wù)，又處于受熱金屬包圍的惡劣的工作條件，因而頂頭是對(duì)毛管質(zhì)量和穿孔機(jī)生產(chǎn)率有重大影響的關(guān)鍵性的工具。 頂頭由鼻部、穿孔錐、平整帶和反錐帶等四段構(gòu)成。各段的作用是：1）鼻部用來在穿孔時(shí)對(duì)準(zhǔn)管坯定心孔，便于工作于穿正；同時(shí)對(duì)管中心施加軸向力，在一定的程度上有利于防止預(yù)先形成孔腔；2）穿孔錐擔(dān)負(fù)管坯穿孔和毛管減壁的任務(wù)；3）平整段的錐角等于軋輥出口錐錐角，它起到毛管均整壁厚和平整毛管的內(nèi)外表面作用；4）反錐的作用是防止毛管脫離頂頭時(shí)產(chǎn)生內(nèi)劃傷。 4，穿孔機(jī)的變形過程 A）斜軋穿孔整個(gè)過程可以分為三個(gè)階段： 第一個(gè)不穩(wěn)定過程——為管坯前端金屬逐漸充滿變形區(qū)階段，即從管坯同軋輥開始接觸（一次咬入）到前端金屬出變形區(qū)，這個(gè)階段包括有一次咬入和二次咬入。 穩(wěn)定階段——這是穿孔過程主要階段，從管坯前端金屬自由離開變形區(qū)階段，即管坯尾端金屬開始離開變形區(qū)為止。 第二個(gè)不穩(wěn)定過程——為管坯尾端金屬自由離開變形區(qū)階段，即管坯尾段金屬逐漸離開變形區(qū)到金屬全部離開軋輥終止。 穩(wěn)定過程和不穩(wěn)定過程有著明顯的差別，這是我們生產(chǎn)中常易觀察到的。如一整根毛管上頭尾尺寸和中間有差異一般是毛管前端直徑大，尾端直徑小，中間部分直徑大小比較一致，這是由于三個(gè)過程（兩個(gè)不穩(wěn)定過程和一個(gè)穩(wěn)定過程）特點(diǎn)所造成的。頭尾幾何尺寸偏差大是不穩(wěn)定過程特征表現(xiàn)之一。造成頭部直徑大的原因是：前端的金屬在逐漸充滿變形區(qū)過程中，金屬同軋輥接觸面上的曳入磨損力是逐步增加的，到完全充滿變形區(qū)后才達(dá)到最大值，特別是當(dāng)管坯前端與頂頭相遇時(shí)，由于受到頂頭的軸向壓力，金屬向軸向延伸受到阻力，使得軸向延伸變形減小，而橫向變形增加（擴(kuò)徑），加上沒有外端部限制，從而導(dǎo)致前端直徑較大。尾端直徑較小，這是因?yàn)楫?dāng)管坯尾段被頂頭開始穿透時(shí)，頂頭軸向阻力明顯下降，從而易于軸向延伸變形，而橫變形小，所以尾端直徑小。在生產(chǎn)實(shí)踐中我們常常觀察到毛管前端螺距小，尾端螺距大就是很好的證明。 B） 斜軋穿孔的變形區(qū) 斜軋穿孔的變形區(qū)是由軋輥、頂頭和導(dǎo)板所構(gòu)成，如圖所示。 由圖中可看出，整個(gè)變形區(qū)是一個(gè)較復(fù)雜的幾何形狀，大致可認(rèn)為，在橫截面上是個(gè)環(huán)形變形區(qū)，而在縱截面上是小底相接的兩個(gè)錐體，中間插入一個(gè)弧形頂頭。 變形區(qū)形狀決定著穿孔的變形過程，改變變形區(qū)形狀（決定于工具設(shè)計(jì)和軋機(jī)調(diào)正）將導(dǎo)致穿孔變形過程的變化。不過，至今在生產(chǎn)中常用的變形區(qū)形狀大致都是如此，只是在尺寸上可能有所差異。穿孔的整個(gè)變形區(qū)大致可分為四個(gè)區(qū)域，如圖所示。 Ⅰ區(qū)稱為穿孔準(zhǔn)備區(qū)（即軋制實(shí)心圓管坯區(qū)）。Ⅰ區(qū)的主要作用是為穿孔做準(zhǔn)備，和順利地實(shí)現(xiàn)一，二次咬入。這個(gè)區(qū)域的變形特點(diǎn)是，由于軋輥入口錐表面有錐度，沿穿孔方向（軸向）前進(jìn)的管坯逐漸在直徑上受到壓縮，被壓縮部分的金屬一部分向橫向流動(dòng)，其坯料剖面由圓形變成橢圓形，一部分金屬向軸向延伸，主要是表面層金屬（表面變形）軸向延伸，因此在坯料的前端面要形成一個(gè)“喇叭口”狀的凹陷。此凹陷（和定心孔）保證了頂頭鼻部對(duì)準(zhǔn)坯料中心，從而可減小毛管前端的壁厚不均。該區(qū)的變形參數(shù)一般用來表示，稱之直徑上相對(duì)壓縮量。到頂頭前的相對(duì)壓縮量用來表示。 Ⅱ區(qū)稱為穿孔區(qū)，該區(qū)的主要作用是穿孔，即由實(shí)心坯變成空心的毛管，該區(qū)從金屬與頂頭相遇開始到頂頭圓錐帶為止，這個(gè)區(qū)的變形特點(diǎn)主要是壓縮壁厚，由于軋輥表面與頂頭間距離是逐漸減小的，因此毛管壁厚隱身逐步壓縮的，該區(qū)的變形參數(shù)以壁厚相對(duì)壓縮量來表示。 壁厚上被壓縮的金屬，同樣可橫向流動(dòng)（擴(kuò)徑）和縱向流動(dòng)延伸，但由于橫向變形受到導(dǎo)板的阻止作用，縱向延伸是主要的。在穿孔機(jī)上穿孔毛管可以用很大的延伸系數(shù)，到5以上。如用φ75管坯穿成784.5的毛管，延伸系數(shù)達(dá)4.2多。由此可看出，穿孔機(jī)的變形量是很大的，這是斜軋穿孔的特點(diǎn)之一。 Ⅲ區(qū)稱為展軋區(qū)，該區(qū)的主要作用是展軋（均整）管壁，改善管壁的尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量，由于頂頭母線和軋輥母線相平行，所以壓縮量是很小的，主要是起均正作用。表示微量的壁厚壓縮參數(shù)也用來表示。 Ⅳ區(qū)為轉(zhuǎn)圓區(qū)，該區(qū)的作用是把橢圓形的毛管，靠軋輥旋轉(zhuǎn)加工把毛管轉(zhuǎn)圓。該區(qū)的長度是很短的。該區(qū)的變形特點(diǎn)實(shí)際上是塑性彎曲變形，但由于這個(gè)區(qū)域很短而且變形也不大，一般不考慮。 在Ⅱ Ⅲ區(qū)中由于也是空心毛管軋制，因此也存在著塑性彎曲變形。塑性彎曲變形所需的能量較軋制變形所消耗的能量要小得多，甚至可以忽略不計(jì)，因此研究穿孔力能參數(shù)不單獨(dú)研究它，但當(dāng)研究塑性彎曲變形對(duì)毛管內(nèi)外表面質(zhì)量影響應(yīng)給予重視。 變形過程的四個(gè)區(qū)域是相互聯(lián)系的，而且變形是同時(shí)進(jìn)行的，因此除了要研究各區(qū)的變形內(nèi)在原因外，還應(yīng)該研究它們之間的相互聯(lián)系和相互影響。 下面我們來敘述整個(gè)穿孔的變形過程。 一開始用推料機(jī)（氣缸）把管坯送入軋輥中而被軋輥咬入，軋輥帶動(dòng)管坯一邊旋轉(zhuǎn)，一邊向前移動(dòng)，這是因?yàn)閮蓚€(gè)軋輥向同一方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)管坯向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)由于軋輥軸線和穿孔軸線（軋制軸線）有一傾角，使得管坯同時(shí)還獲得一個(gè)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。在一次咬入時(shí)管坯只能和軋輥接觸，而不能碰導(dǎo)板，不然是不能咬入的，只是眾所周知的。 管坯被軋輥咬入后首先進(jìn)入第一區(qū)，由于軋輥入口錐工作表面有錐度，沿穿孔方向逐漸向前移動(dòng)的管坯在直徑上受到壓縮，那么圓形的橫截面變?yōu)闄E圓形，同時(shí)由于縱向延伸的表面變形，管坯前端面出現(xiàn)“喇叭口”形凹陷。在第Ⅰ區(qū)中管坯何時(shí)和導(dǎo)板相接觸，這決定許多因素，早和導(dǎo)板接觸可以早控制橫變形，減小坯料的橢圓度，這點(diǎn)對(duì)于穿軋某些合金鋼（容易形成孔腔的鋼種）是重要的，但過早和導(dǎo)板接觸，將增加管坯軸向運(yùn)動(dòng)阻力和旋轉(zhuǎn)阻力，特別當(dāng)開始進(jìn)入第Ⅱ區(qū)時(shí)，再加上頂頭的軸向阻力，不易實(shí)現(xiàn)二次咬入，甚至前卡。一般認(rèn)為，管坯與導(dǎo)板相接觸最好是在管坯進(jìn)入變形區(qū)到30~50毫米的地方，這樣，對(duì)于76-114機(jī)組而言，當(dāng)取較大的頂頭伸出量時(shí)，實(shí)際上在二次咬入前一般管坯和導(dǎo)板是不接觸的。 管坯繼續(xù)向前移動(dòng)，與頂頭相遇后，頂頭鼻部插在管坯前端面的凹陷（和定心孔）中，則進(jìn)入第Ⅱ區(qū)。這時(shí)金屬在在軋輥和頂頭之間進(jìn)行塑性變形（壁壓縮），而導(dǎo)板起著控制橫變形的作用，在Ⅱ區(qū)中導(dǎo)板起著重要的作用，這樣才可能大的延伸變形。 管壁的最終定型是在頂頭圓弧段和直線段相接的地方，到頂頭圓錐后，由于頂頭圓錐段母線和軋輥出口錐母線相平行，管壁不再受壓縮，主要起展平管壁的作用，這就是第Ⅲ區(qū)。 由于毛管橫截面是橢圓形的，而頂頭截面是圓形的，因此頂頭和毛管內(nèi)孔是有間隙的，一般管壁壓縮愈大則間隙也愈大，同時(shí)間隙大小還決定于對(duì)橫變形的限制程度。由于有間隙，毛管才有可能自由地離開頂頭。 到毛管內(nèi)壁完全離開頂頭后，則進(jìn)入變形區(qū)的第四區(qū)，即毛管轉(zhuǎn)圓區(qū)。這時(shí)毛管只和軋輥相接觸。由于在軋輥出口錐上有錐度，那么軋輥之間距離是逐漸增大的，因此在四區(qū)中毛管直徑上壓縮量是逐漸減小的，到毛管離開軋輥的一點(diǎn)壓縮量為零。而且毛管是一面轉(zhuǎn)動(dòng)一面減小壓縮量，顯然原來的橢圓形截面將變成圓形截面。一般毛管離開頂頭前，先離開導(dǎo)板（即不和導(dǎo)板接觸），因此在第四區(qū)中導(dǎo)板是不起作用的，只有這樣才能轉(zhuǎn)圓。如果導(dǎo)板參予變形，則毛管容易被導(dǎo)板夾扁。生產(chǎn)中有時(shí)導(dǎo)板調(diào)正不良，會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象（毛管尾端）。 由穿孔的變形過程我們可以清楚看出，穿孔的變形由工具設(shè)計(jì)（尺寸和形狀）和軋機(jī)調(diào)正參數(shù)（輥間距，導(dǎo)板距，頂頭位置等）所決定。譬如，頂頭位置向前調(diào)正，則說明第Ⅰ區(qū)減小，譬如軋輥間距減小，則整個(gè)變形區(qū)將加長，相應(yīng)一些區(qū)都有加長，譬如導(dǎo)板距加大則橫變形增加，縱變形減小。因此軋機(jī)調(diào)正是很重要的，而且是較復(fù)雜的。 5，穿孔機(jī)的名詞 軋制中心線：管坯——毛管的運(yùn)行軌跡稱為軋制中心線，實(shí)際上穿孔機(jī)的頂桿的軸線即為軋制中心線，靠定心輥來實(shí)現(xiàn)。 導(dǎo)板距：兩個(gè)的過渡段的最短距離。 輥距：兩個(gè)軋輥的軋制帶的最短距離。 輾軋角、前進(jìn)角（喂入角）、管坯總壓下量、總壓下率、頂頭前壓下量、頂頭前壓下率、機(jī)器中心線、頂頭伸出量和橢圓度系數(shù)等。 二）軋管機(jī) 三輥軋管機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)厚壁管，產(chǎn)品尺寸精度高，鋼管表面質(zhì)量好，軋機(jī)調(diào)整方便，容易改變規(guī)格，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)薄壁管難。 三輥軋管機(jī)是由三個(gè)主動(dòng)軋輥和一根芯棒組成環(huán)形封閉孔型。三個(gè)軋輥“對(duì)稱”布置以軋制線膨?yàn)樾涡牡牡冗吶切蔚捻旤c(diǎn)，軋輥軸線成兩個(gè)傾斜角度。如穿孔機(jī)一樣，有輾軋角和前進(jìn)角。輥身分入口錐、輥肩、平整段和出口錐四段。相應(yīng)的軋管變形區(qū)分咬入（減徑區(qū)）、減壁區(qū)、平整區(qū)和歸圓區(qū)。 如同兩輥穿孔機(jī)一樣，三個(gè)軋輥向同一方向旋轉(zhuǎn)，每個(gè)軋輥軸線和軋制線相傾斜，交角為前進(jìn)角，因此鋼管在軋制過程中一邊旋轉(zhuǎn)，一邊前進(jìn)。 一次咬入后，管子逐漸進(jìn)入變形區(qū)，由于毛管內(nèi)徑大于心棒直徑，毛管首先受到直徑壓縮（減徑），而當(dāng)直徑上壓縮量等于毛管和心棒總的間隙時(shí)減徑就停止了，繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)壁厚開始受到壓縮。由于一次咬入到脊部前這是咬入?yún)^(qū)，咬入?yún)^(qū)主要作用是建立足夠大的曳入力，克服軋輥脊部給予的軸向阻力，實(shí)現(xiàn)二次咬入。 到軋輥脊部，這時(shí)壁厚有較大的壓縮，主要變形是由脊部完成的。因?yàn)楣茏觾?nèi)徑不變（約等于心棒直徑），從而壁厚的壓縮量也等于直徑的壓縮量。 由軋輥脊部后進(jìn)入定徑區(qū)，由于定徑區(qū)中軋輥母線平行于軋制線，從而在這個(gè)區(qū)中變形是很小的，它的作用是將通過脊部壓縮過的管子進(jìn)行展軋和定徑。 管子通過定徑區(qū)后來到出口區(qū)，在出口區(qū)中管徑有所增大，這就在心棒和管子內(nèi)孔之間形成了一定的間隙，以便容易抽出心棒。 由上不難看出，三軋輥管變形過程是減徑又減壁。 三）減徑機(jī) 鋼管減徑是熱軋無縫鋼管生產(chǎn)中的最后一道荒管熱變形工序，其重要作用是消除前道工序（如均整、連軋管等）軋制過程中造成的荒管外徑不一（同一根或同一批），以提高熱軋成品管的外徑精度和真圓度。鋼管減徑的軋制方法有縱軋（二輥式與三輥式）。 鋼管減徑和張力減徑過程是空心體不帶芯棒的連扎過程。減徑的任務(wù)是除控制成品管的外徑精度和真圓度，還使機(jī)組的產(chǎn)品規(guī)格范圍向小口徑擴(kuò)展，因此其工作機(jī)架數(shù)目較多，一般為9~24架。張力減徑則除有減徑的任務(wù)外，還利用各機(jī)架間建立足夠大的張力來實(shí)現(xiàn)減徑的同時(shí)達(dá)到減壁的目的。因此其工作機(jī)架數(shù)目更多，一般為12~24架，多達(dá)28架。 減徑機(jī)分為：無張力減徑機(jī)和張力減徑機(jī)。 無張力減徑機(jī)是在壁厚變化不大情況下來減小鋼管的直徑，壁厚根據(jù)外徑和壁厚的比值 進(jìn)行小的變化。張力減徑機(jī)可減少鋼管的直徑，同時(shí)變形量較大，壁厚根據(jù)外徑和壁厚的比值進(jìn)行較大的變化。 其變形過程僅有一個(gè)區(qū)，即減徑區(qū)。首先產(chǎn)生壓扁變形，充滿孔型，然后是延伸變形和 壁厚變形。 四）矯直機(jī) 矯直工序的任務(wù)是消除軋制、運(yùn)送、冷卻和熱處理過程中產(chǎn)生的鋼管彎曲，另外還兼有減小鋼管橢圓度的作用。 軋輥矯直機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）由于矯直工作過程連續(xù)進(jìn)行，故具有較高的生產(chǎn)率，并可實(shí)現(xiàn)在線矯直；（2）由于矯直輥上、下間距可調(diào)，除了可確保鋼管的矯直精度外，還能減小鋼管的橢圓度；（3）由于矯直輥具有特別的輥型曲線，這就保證了鋼管與輥?zhàn)佑邢鄳?yīng)的接觸面積，從而可保證鋼管的矯直質(zhì)量；（4）由于鋼管軸線與矯直輥軸線交角α?？烧{(diào)，可使一套輥?zhàn)幽艹C直一定直徑范圍內(nèi)的鋼管，從而減少輥?zhàn)觾?chǔ)備和更換時(shí)間。 矯直機(jī)為六輥(2-2-2)上下輥全驅(qū)動(dòng)的立式斜輥矯直機(jī)。鋼管通過矯直機(jī)時(shí)，它的變形超過了材料的彈性限度，可以獲得理想的矯直效果，包括鋼管彎曲度和橢圓度的矯正。矯直輥的傾斜布置使得鋼管繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，呈螺旋狀前進(jìn)。這種運(yùn)行方式可以使矯直壓力相對(duì)鋼管軸線以適當(dāng)角度作用在周邊的所有點(diǎn)上。矯直輥以30角安裝，角度在25～35范圍內(nèi)可調(diào)，這樣可以通過改變矯直輥的傾斜角實(shí)現(xiàn)對(duì)不同管徑的鋼管進(jìn)行矯直。矯直機(jī)的矯直輥具有液壓快開功能，可有效的防止管端被壓扁，提高了矯直質(zhì)量。矯直機(jī)上三輥和下中輥均設(shè)有快開機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)上彎曲和下彎曲矯直。 六、鋼管的表面質(zhì)量缺陷簡述 鋼管生產(chǎn)中，因原料質(zhì)量、工具及操作等生成鋼管的內(nèi)外表面質(zhì)量缺陷。 常見以下幾種： ①內(nèi)折疊（內(nèi)重皮）和內(nèi)裂紋 內(nèi)折疊（內(nèi)重皮）和內(nèi)裂紋是最常見的缺陷形式。 缺陷特征；毛管內(nèi)表面呈現(xiàn)螺旋形、半螺旋形或無規(guī)則分布的鋸齒狀，可能沿鋼管全長分布，或僅位于兩端，或者在一部分長度上。 軋制合金鋼管時(shí)，內(nèi)折特別容易產(chǎn)生，軋制一般碳素鋼管有時(shí)也出現(xiàn)。 形成內(nèi)折缺陷可能有以下幾種原因： 一是由于形成孔腔的原因，直接或間接影響孔腔過早形成的因素都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)折疊缺陷產(chǎn)生。這些因素包括有原料質(zhì)量，鋼種及加工性能、加熱、穿孔變形制度和調(diào)正，工具設(shè)計(jì)及磨損等等。 二是定心孔不良造成的，稱之為定心內(nèi)折，定心內(nèi)折發(fā)生在毛管前端。 三是由于穿孔機(jī)頂頭磨損及表面熔化，毛管內(nèi)壁粘金屬而造成內(nèi)折。 四是由于在穿孔展軋段不均勻變形而產(chǎn)生內(nèi)裂紋和內(nèi)裂紋經(jīng)繼續(xù)加工而成內(nèi)折。 ②內(nèi)螺紋 缺陷特征：毛管內(nèi)表面呈現(xiàn)沿其螺旋方向的碾軋傷痕（連續(xù)和不連續(xù)）分布在鋼管全長。 產(chǎn)生原因：由頂頭設(shè)計(jì)不合理及連接頂頭的連接桿上有尖棱的凸起，焊有金屬瘤以及其它，而把毛管內(nèi)表面刮傷造成的。頂頭設(shè)計(jì)不合理，如反錐部分圓角太小，邊緣是尖銳的，而擦傷毛管內(nèi)表面，如果使用的頂頭展軋段錐角和軋輥出口錐錐角不相符合以及頂頭質(zhì)量不好，頂頭表面上有缺陷也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)表面被擦傷。當(dāng)軋機(jī)調(diào)正不正確會(huì)加劇這種缺陷產(chǎn)生。 ③毛管壁厚不均 毛管壁厚不均可分為縱向壁厚不均和橫向壁厚不均。 （1）縱向壁厚不均：毛管全長螺旋狀壁厚不均。 產(chǎn)生原因：主要是由管坯加熱沿長度方向上溫度不均引起的，存在陰陽面。另外由于穿孔機(jī)軋制中心線和設(shè)備中心線不一致，以及頂頭、導(dǎo)板過分磨損和頂頭偏都會(huì)造成全長縱向壁厚不均。 （2）前端壁厚不均：毛管前端部分壁厚不均。 產(chǎn)生原因：管坯端面不平或橢圓度過大，管坯端部溫降不同，入口導(dǎo)管尺寸過大或嚴(yán)重磨損，軋輥轉(zhuǎn)速過高，頂頭位置過大等，都會(huì)使管坯咬入不穩(wěn)定，頂頭對(duì)中不好，造成前端壁厚不均。 （3）后端壁厚不均：毛管尾端部分壁厚不均。 產(chǎn)生原因：管坯加熱不均，頂桿彎曲嚴(yán)重或頂桿剛度不夠，頂頭位置過后，定心輥打開過早，造成毛管尾部軋制時(shí)，頂頭—頂桿跳動(dòng)劇烈引起壁厚不均。 ④外刮傷 缺陷特征：毛管外表面呈現(xiàn)沿其螺旋方向的碾軋傷痕。 產(chǎn)生原因：導(dǎo)板、定心輥等粘結(jié)金屬或軋輥磨損嚴(yán)重劃破運(yùn)動(dòng)中的毛管。 ⑤凹坑、結(jié)疤 缺陷特征：毛管外表面沿其螺旋方向每隔一個(gè)輥圓周長周期地分布一個(gè)同樣形狀的結(jié)疤軋痕。 產(chǎn)生原因：工具表面粘金屬，鋼管表面上粘東西，以及孔型中留有金屬塊或其他異物而 造成。 ⑥外折與發(fā)紋 缺陷特征：毛管表面上呈現(xiàn)螺旋形分布鱗片狀折迭或細(xì)發(fā)狀裂紋，多產(chǎn)生于大口徑薄壁管。 產(chǎn)生影響：主要是原材料質(zhì)量不良，機(jī)械刮傷而造成以及由于變形過程中造成金屬表面破裂而造成。 ⑦耳子、楞子、青線， 缺陷特征：鋼管外表面有一定寬度的、凸起的或凹下的偏平的、呈直線性全長分布。 形成原因：使用工具不合理，調(diào)整不當(dāng)，孔型不對(duì)稱或來料尺寸不當(dāng)造成（如錯(cuò)位、兩邊輥縫不等，壓縮量過大，孔型窄，寬展量過大等）。 ⑻破裂 缺陷特征：鋼管內(nèi)外表面有很長的裂口，全長或局部分布等。有外部破裂和內(nèi)部破裂兩種，特別危險(xiǎn)的是金屬內(nèi)部破裂，因?yàn)椴皇窃诒砻嫔喜灰装l(fā)現(xiàn)，最常見內(nèi)部破裂缺陷是分層（或環(huán)形破裂）。 產(chǎn)生原因：1）金屬塑性差，或質(zhì)量太低，斜軋穿孔時(shí)穿裂。 2)工具把金屬破裂。 3）破壞了正常的變形區(qū)，而軋破。 4）不均勻變形而引起的破裂，或者造成金屬塑性下降而產(chǎn)生的金屬破裂等。 七、鋼管的常用的數(shù)學(xué)知識(shí)和安全生產(chǎn) 1、鋼管的常用的數(shù)學(xué)知識(shí) A）管坯的面積SP SP=πxDxD/4 如管坯300mm的面積=πx300x300/4=70650（mm2） B）鋼管的面積SG SG=πx（D2—（D—2S）2）/4=πx（4DxS—4S2）/4=πxS（D—S） 例1：鋼管310X20mm的面積=πx20X（310—20）=18212（mm2） C）延伸系數(shù)μ：鋼材變形前后的長度之比。 μ=L2/L1=S1/S2 根據(jù)體積不變定律，V1=V2→L1XS1=L2XS2→L2/L1=S1/S2 L1——變形前的的長度 L2——變形后的長度 V1——變形前的體積 V2——變形后的體積 S1——變形前的面積 S2——變形后的面積 變形后的長度=μxL1=L1x S1/S2 例2：長2米的管坯300mm穿成310X20mm的毛管，求毛管的長度？ 毛管的長度= L1x S1/S2=2x70650/18212=7.76米. 例3：長2米管坯300mm的經(jīng)穿孔（310X20mm）、軋成品管（299X20mm），求成品管的長度？ 成品管長度=μxL1=L1x S1/S2=2X70650/（πx20X（299—20））=8.06米 另考慮管坯的燒損，環(huán)形爐按1%，斜底爐按2—3%計(jì)算。 D）延伸率δ 延伸率δ和延伸系數(shù)μ是不同的概念，不要混淆。 延伸率δ是指鋼材在靜壓力壓力作用下發(fā)生范性變形的一種性能指標(biāo)。 延伸率δ=（斷裂后的標(biāo)距長度—原標(biāo)距長度）X100%/原標(biāo)距長度 E）橢圓度ξ 橢圓度ξ是表示鋼管幾何尺寸的一種指標(biāo)，其值越大，鋼管愈不圓。 橢圓度ξ=鋼管最大直徑/鋼管最小直徑 例4：抽測量299X20mm的外徑：最大為302.75mm，最小為297.25mm。 其橢圓度=302.75/297.25=1.019 F）成材率 成材率是成品占投料重量的百分之幾。 成材率=成品重量X100%/投料重量 例5：投300噸管坯，成品入庫283噸，求成材率？ 成材率=283X100%/300=94.33% G）檢驗(yàn)合格率 檢驗(yàn)合格率是檢驗(yàn)合格重量占投料重量的百分之幾。 例6：投300噸管坯，檢驗(yàn)合格量為291噸，求檢驗(yàn)合格率？ 檢驗(yàn)合格率=291X100%/300=97% H）鋼管和圓管坯的米重量 管坯的米重量=ρXπXD2/4000 ρ為鋼材的密度，7.85kg/mm3 D為管坯的直徑 S為鋼管的壁厚 管坯的米重量=0.006165 D2 例7：求300mm的管坯的米重？其米重=0.006165X3002=554.85（kg） 鋼管的米重量=ρXπXSx（D—S）/1000=0.02466XSx（D—S） 例8：求鋼管299X20mm的米重？其米重=0.02466X20x（299—20）=137.60（kg） I）管坯總壓下量 鋼管生產(chǎn)中必須了解穿孔中的幾個(gè)概念：輥距、導(dǎo)板距、頂頭前 伸出量、總壓下量、頂頭前的壓下量。 輥距：穿孔機(jī)的兩個(gè)軋輥的軋制帶之間距離。 導(dǎo)板距：穿孔機(jī)的兩個(gè)導(dǎo)板的壓縮帶之間距離。 頂頭前伸出量：頂頭在軋輥軋制帶中心線的長度。 頂頭前的壓下量：管坯在遇到頂頭前的變形程度。 總壓下量：管坯到軋輥軋制帶中心線的變形程度。 總壓下量=（管坯直徑—輥距）X100%/管坯直徑 頂頭前的壓下量=（管坯直徑—頂頭前端處輥距）X100%/管坯直徑 至于輥距、導(dǎo)板距及頂頭伸出量根據(jù)毛管的外徑和壁厚進(jìn)行調(diào)整。