不锈钢焊管存在问题、行业现状及研究方向

不锈钢焊管行业现状

我国钢管行业在技术结构上由无缝管机组、直缝不锈钢焊管机组成,而直缝不锈钢焊管机组又分为高频直缝不锈钢焊管(ERW)和大口径直缝埋弧不锈钢焊管机组(LSAW)以及螺旋不锈钢焊管机组(SSAW)。其中无缝管产量稍低于不锈钢焊管产量,而且不锈钢焊管产量还在呈上升趋势,这是因为无缝管在某些领域逐步为不锈钢焊管所替代。据不完全统计，2008年我国钢管年产能已达5400万t，其中无缝钢管年产能约2400万t，不锈钢焊管年产能约3000万t。2008年钢管产量达到4416万t(其中无缝管2017万t，不锈钢焊管2398万t)，产量较5年前翻了三番。不锈钢焊管机组的低水平重复建设造成了行业竞争的无序化，高品质成为了不锈钢焊管企业占领市场、降低成本的唯一追求。对高频不锈钢焊管(ERW)来说，在产品上，向厚壁、多品种、多规格方向发展；在工艺设备上，向无缝化、自动化和高速化方向发展。

不锈钢焊管存在问题及研究方向

中口径ERW不锈钢焊管机组引进时间短，经验缺乏，技术封锁，同类机组尚无成型优化模型可借鉴。成型缺陷种类多：如鼓包、错边、褶皱、局部应力过大等，产生的机理尚不明确，难以采取有针对性的措施。成型辊位参数多，成形规律难以把握，依靠传统的“试错法”，调试时间长，造成人力和材料的浪费，增加成本。目前国内ERW中口径不锈钢焊管的成材率普遍在85%左右，与国际高水准同类机组的90%相比，仍有较大的改进空间。

在当前成本至上，市场竞争日益激烈的大环境下，传统的倚靠经验操作的成型调整工艺已无法满足市场需求，对ERW不锈钢焊管变形过程的研究也在市场的推动下日益加速。目前国内外对成型机理的研究主要有解析法、有线条和有限元法。

1）解析法：木内学在利用半解析法分析辊弯成型方面做了开拓性的工作。

2）有限条：燕山大学刘才、周瑛和韩志武分别在将基于全量Lagrangian法的小变形有限条法和基于updated-Lagrangian法的大变形有限条法应用到辊弯成型过程分析方面。

3）有限元：赖明道等人基于小变形的薄板弹塑性隐式有限元程序研究了两道次间的辊弯成型；Kim等人采用刚塑性有限元法研究了厚管辊弯成型中的边部形状；中田制作所王飞舟等人基于动态显式有限元对整个连续加工过程进行了数值研究。

目前国际上较为常用的是有限元法，对ERW不锈钢焊管排辊成型过程进行仿真，可以直观地发现辊弯变形规律，对成型缺陷的机理解析有很大帮助。找到缺陷的真正影响因素，就能够找到对应的成型工艺改进方法，并最终指导排辊成型工艺优化模型的建立。

本文共分为六个部分，包括绪论，ERW排辊过程变形规律的研究，排辊成型缺陷发生的原因解析，成型辊位参数可靠性的研究，排辊成型工艺的优化调整，总结与展望。本文目的在于找出排辊成型的变形规律，形成一种有效的辊位调整方法，用于消除变形缺陷和变形盲区。最为关键的排辊成型工艺的优化调整部分旨在之前章节的研究成果基础上，得到柔性成型下山的理论模型，最终固化典型规格的成型工艺。