焊管深加工产品及其工艺技术

焊接钢管经冷拔或冷轧等深加工工艺处理后，得到了尺寸公差小、机械性能好的优质钢管，称作DOM钢管。近年来，随着焊管生产工艺的日臻完善，焊管质量更加稳定、可靠，可为生产DOM钢管提供优质的焊管管坯，从而确保了焊管深加工产品的品质，使得其应用领域不断扩大，受到了机械制造和各类高精度钢管用户的青睐。分析预测，该钢管在汽车用管、高压抽油泵管、高速托辊用管、纺织机用牵伸管等应用领域有较好的开发前景。介绍了几种DOM钢管的制造工艺。

1  DOM钢管的应用

    采用将焊管作为原材料、再经冷拔或冷轧等深加工方法，提高焊管公差精确度，减小表面粗糙度，改善了机械性能。这类钢管产品国际上通称作DOM (Draw Over Mandre)钢管。

    随着焊管成型、焊接、检测技术的日臻完善，焊缝质量有了很大提高，加上焊管与无缝管相比，具有表面粗糙度小，尺寸精确，壁厚均匀，成本低等优点，因而DOM钢管得以迅速发展，被广泛地用于各种轴件、缸体、简体、叉车系统用管、公路机械用管、各种汽车吊、各类自卸汽车缸体、各种大中型工程机械的缸体用管、体育健身用管、环件、托辊、印染辊、印刷辊、矿坑液压支柱、气动元件、感光基轴、抽油泵管、纺织牵伸管等等，以及要求表面粗糙度小、壁厚均匀、公差小、机械和物理性能均匀的各种中空零部件。

    德国专门制定了精密焊接管标准和一次冷拔、冷轧精密焊接钢管标准，为DOM钢管标准化和促进焊管深冷加工产品的发展提供了依据。近年来，一些工业发达国家采用冷拔焊管生产中等直径DOM钢管的技术发展迅速。美国1979年在德克萨斯投产了<P406 mm的DOM管生产线。拥有150×104 t/a钢管生产和销售规模的美国LTV钢铁公司组织的五个经营部门中设有DOM钢管的专营部门。

    近年来各发达工业国DOM钢管发展迅速，品种规格日益增多，已大量应用于机械制造、运输、汽车、仪表、石化、印染、纺织、船舶、军工、航空等领域。

2  DOM钢管的开发前景

    DOM钢管在我国尚处于起步阶段，有较多的潜在市场。

2.1  高压抽油泵用DOM管

    抽油泵用管生产厂家大都沿用无缝钢管做抽油泵用管坯，材质为45号钢和20号钢，或其它低合金钢材质。当壁厚d≥7 mm时，由于无缝管壁厚不均，公差大，成材率低，近年开始采用DOM管做管坯。材质为20号钢或低合金高强度钢，外径为76 mm～114 mm，壁厚为7～8.5 mm，通过冷拔、冷轧，生产出一系列抽油泵泵管。由于产品与原料差价每吨在1 000元左右，所以能获得良好的经济效益，全国每年抽油泵用管坯年需求在3 000 t左右，执行标准为ASTM513-912。

2.2  托辊用DOM管

    高速托辊管用于皮带运输机的托辊，要求在高速旋转时动平衡性能稳定，径向跳动和振动、椭圆度和壁厚不均度等都必须在规定的数据范围内。据不完全统计，我国现有200多家托辊制造厂，年需用托辊管20×104 t。规格为76 mm-q)210 mm，迄今托辊生产厂家大多仍沿用无缝钢管作原料进行机加工制造托辊。因此，以焊管作原料，经冷拔的DOM管取代无缝管作托辊用管是非常可行的。

2.3  液压、气动缸体用DOM管

    现代工程机械用液压和气动的缸体，越来越向细长、薄壁、高压方向发展，这就向传统的缸体切削加工工艺提出挑战。采用DOM钢管能减少机加工量，节省能耗，降低制造成本，能获得良好的经济效益，因而受到机械制造等行业用户的青睐，成为新兴的钢管产品。

2.4  纺织机用牵伸管件的DOM管

    牵伸管是纺织机上的专用零件，要求壁厚均匀，几何精度高，机械性能高，在高速转动工作时(10  000～11  000r/min)，其径向跳动小于0.25mm/400 mm。

    国内尚没有制定技术标准，沈阳纺织机械配件厂在进厂标准中要求①表面无碰伤及锈迹。②磷化层均匀无空白。③管内无油污。机械性能应满足：瓯≥500 MPa，瓯≥539 MPa，管体径向抗压强度大于4 MPa。

    国家每年需要从国外进口一定数量的DOM管，仅纺织机用的牵伸管一项每年需求在3 000～4 000 t，每吨进口价格在10 000元人民币左右。

3 DOM钢管生产的工艺技术

3.1 DOM钢管的生产方法

    用焊管经深冷加工生产DOM管的方法通常采用冷拔或冷轧工艺技术。

    (1)冷拔在直链式冷拔机或液压传动冷拔机上进行，工艺方式有空拔和带芯头拔制（芯头又分圆锥状、圆柱状和浮动芯头、长芯棒等拔制方式）。

    (2)冷轧机有二辊式（半圆孔型、环形孔型、异型孔型）、三辊式和多辊式精轧机。冷拔和冷轧加工方式各有所长，在生产工艺安排上可互补。

    (3)采用全液压传动冷拔机具有刚性好，同轴度及平稳性好的特性。无噪音，节省能源，可调节多种速度，可进行大变形量拔制，在生产高几何精度、低粗糙度、质量稳定的产品方面具有优势，是生产中等直径DOM管的重要方式。

3.2 DOM管对原料的要求

    对作为原料用于生产DOM管的焊管有严格的质量要求。

    应采用超纯度、低硫、低磷、低碳含稀土、微合金纯高强度钢；再经控轧控冷生产的壁厚均匀，机械性能、物理性能合格的宽带钢、纵剪分条；成型稳定，变形孔型合理，焊接温度等参数能自动控制；经内毛刺清除，焊缝及管体热处理，多层次无损探伤检验等工序。全生产过程严格控制才能确保DOM管原料焊管质量合格。

3.3 DOM管交货状态与检查方法

    (1)交货状态：

    ①拔制一硬性(BK)

    ②拔制一软性(BKM)、光亮退火(GBK)、光亮正火(NBK)等。

    依用户需求而定，在实际需求中以拔制一硬性交货居多。

    (2)表面粗糙度不大于4um，使用触针式表面形状测定仪测定。壁厚精度使用超声波测厚仪测定。椭圆度采用椭圆度测定仪测定。形状精度的综合评价用管材回转时的径向跳动量来确定。

4  汽车工业用DOM管的生产工艺与技术

4.1  汽车和轿车用管情况分析

    汽车和轿车的设计和制造以坚固、美观、耐用、轻型化、减轻车身自重，节省能耗等为努力方向，故对轿车用钢管谋求高强度、薄壁、尺寸精度高，表面精度高、机械性能稳定、工艺性能好。我国汽车、轿车、客车等，年需各类钢管(10～12)×104t，规格为(6～108)mm×(0. 7～10)mm。对引进型轿车用管材料国产化，国家科委将轿车用精密钢管（轿车传动轴、避震器等用管）国产化课题列入1999年重大技术创新项目。因此需要大量的DOM管代替棒钢部件和焊接钢管及无缝钢管。

4.2  汽车、轿车用DOM管的代表规格和钢种

    汽车用精密钢管检验标准按GB3639-63标准执行，或按企业标准执行。

    汽车用精密钢管平直度为A级，表面粗糙度C级，表面不得存在划痕缺陷，可按用户要求：硬性或光亮退火，光亮正火后交货。

4.3  生产工艺及技术

4. 3.1  冷拔方法

    石家庄大明精密钢管厂于1991年用08Z钢76 mm×2.5 mm焊接钢管冷拔生产64.3 mm×2.3 mm钢管(外径64.3±0.20 mm，壁厚2.3±0.12 mm)，用于北京市汽车传动轴厂生产汽车传动轴，经在五十铃轻型载重汽车上实机试用，完成了5 km各种路面试验，结果表明该产品完全能满足该型车的性能要求，各项性能指标均能与进口钢管媲美。

4.3.2  冷拔一冷轧方法

    自1990年迄今，石家庄市大明精密钢管厂采用两辊环形孔冷轧开坯，在三辊冷轧机上生产30 mm×1.5 mm，42 mm×1.5 mm等各种规格的轿车避震器钢管。

4.3.3冷拔一冷轧相结合方法

    采用焊管管坯（68 mm×3.5 mm）一退火润滑一冷拔《p40 mm×2.7 mm)一冷拔35 mm×2.2 mm)一退火、矫直、酸洗、防锈一冷轧32.4mm×1.2 mm)一检验、标记、包装入库。

    以上述方法生产的汽车矫车用管经批量使用均达到用户技术标准要求。已完成省部级科技成果鉴定和科技成果产业化鉴定，转入规模化生产。

5结语

    采用焊管作原料，再经冷拔或冷轧工序深加工的产品-DOM钢管，能显著提高焊管原有的技术含量和附加值，并扩大和形成了新的领域，已形成一种牌号类别的钢管产品。

    近年来自控技术的进步，对所设计配置的焊接优化参数可用自动监控系统给予技术上的保证，能够得到满意的预期焊缝质量。另外随着冶金技术的提高，使钢管母材的化学成分、机械性能、公差尺寸、工艺性能等各项指标均可达到质量要求。合理的成型工艺，良好的焊接质量，内毛刺去除技术的进步，焊缝和管体热处理工艺技术的应用，水压试验机与焊缝涡流探伤仪和管体探伤仪的匹配，多层次无损探伤，这一切制管技术的进步，已能使焊管质量达到严格的标准要求，为发展DOM钢管提供了必要的基本条件。由于DOM钢管在精度和机械物理性能等方面所具有的相对优点，且成本低廉，因而受到机械制造和各类高精度钢管用户的青睐。随着市场需求和在调整及优化钢管产品结构的趋势下，DOM钢管具有巨大的开发空间和良好的市场前景。