工业的脊梁,中国无缝钢管历程科普

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工业的脊梁,中国无缝钢管历程科普

作者:秋秋

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这是鞍山钢铁公司无缝钢管厂的工人们争相观看生产出的我国第一根无缝钢管

无缝钢管是一种常见的中空钢型材,顾名思义,这种管材的表面没有接缝,所以它的径向材质非常均匀,故而可以承受很高的压力,所以,它是一种非常重要的工业物资。

无缝钢管的用途很广泛,一般而言,主要可以分为以下四个类型:

1.石油专用无缝管(OCTG的一大类),它主要分为三类:油管,套管和钻杆,这也是世界上产量最大的一种无缝钢管之一,占50%。目前世界上最大的OCTG制造商主要是中国和印度两个国家,其中中国的无缝管主要面向北美和亚洲地区出口,是世界第一大无缝钢管生产国,印度的无缝管则主要面对西欧和俄罗斯出口。

2.电力管材:主要用于热电锅炉,汽轮机,原子反应堆内部的循环装置管材。这类管一般都是厚壁管,大约占世界无缝钢管产量的15%。

3.军工管材:主要是一些特种用途的管材,比如某些火炮的身管,舰艇动力装置的冷却管,潜艇的鱼雷发射管等,都可以被认为是军工管。它的特点是:产量相对很低,但是技术含量和造价都比较高,是高品级无缝管的主要代表。大约占世界无缝钢管产量的5%。

4.其它管材:剩下的部分可以有多种用途,比如有专门生产轴承的轴承管,专门为化工行业生产的高压化肥管,石油裂化管,特种用途的低温管,用于生产液压/气压装置的精密内径管,用于制造机械零件的结构管等。

我们可以说,如果离开了无缝钢管的话,很多工业:石油,化工,钢铁,机械,军工,航空航天等工业都将无从谈起。目前国内的无缝钢管产业现状是:经过2000---2008年的疯狂扩张,低端钢管产能已经严重过剩,而高端无缝钢管的需求极大,但产量却严重不足。

国内最大的无缝钢管制造商是天津钢管公司(TPCO),也就是我们常说的“天津大无缝”。

无缝钢管生产有很多方法,一般最常见的是热轧法:主要分为如下几个过程:管坯准备,管坯加热,穿孔机穿孔,轧管机轧制,荒管再加热,定减径,热处理,矫直机矫直,精整,检验(NDT,理化检验,台检都有),最后获得成品。

言归正传:

我国的无缝钢管产业起步非常早,新中国刚一成立,就很快做出了在辽宁鞍山建立鞍山无缝钢管厂的决定以支援全国的工业建设。在苏联专家帮助下,鞍山建成了中国第一条年产6万吨的热轧无缝钢管生产线。1953年10月27日,第一根无缝钢管试轧成功,当时,工人们把这第一根钢管上截下了200mm的样品作为礼物,派专人携带送往北京送给了毛泽东主席。毛主席收到礼品后兴奋异常,做出了批示:“鞍钢无缝钢管厂、大型轧钢厂和第七号高炉的提前完成建设工程并开始生产,是1953年我国重工业发展中的巨大事件。”

或许,无缝钢管不是什么高科技产品,但是没有了它,工业基础将无从谈起。

进入上世纪70年代,连轧法以其高效,高产量的生产方式,很快成为了主流。上个世纪80年代中期,上海宝钢从德国的MEER公司引进了国内第一条140mm连轧无缝钢管生产线。尽管这条线是采用的浮动芯棒方式,而没有采用国际上最先进的限动芯棒方式,它仍然是当时很先进的技术,其全自动的运行和高效的生产,都给了当时的中国机械工程师以极大的震撼。当时,负责安装调试的德国技术人员发现了一个奇怪的现象:参与安装,调试和运行的中方人员数量比预期的要多出好多倍,而且在不断的更换,作为无缝钢管设备行业的霸主,他们还没有意识到,再过不了多久,就会有人来和他们抢生意了。

随后,连轧无缝钢管在中国正式开始落地生根,鞍山,包头,衡阳,天津都引进了国外先进的连轧设备。而烟台,成都和大冶等地则引进了美国人设计的ACCU-ROLL轧机和ASSEL轧机。对于连轧设备的研制也有条不紊的展开了。

当时遇到的主要技术难题是两个:1.数学模型问题,尽管太重的第一设计室技术人员很早就得到了热轧成型过程的数学模型,并且这个模型得到了全世界的公认-----因为它解决了曼内斯曼模型的巨大缺陷。但是,如何将模型变成一个实际工程,却成为一个难题,当时的中国工程技术人员们想到了反推法:用已有的成型管子,结合已经获得的模型去反求轧辊的形状和运动关系,最终解决了这个问题。2.成套设备的生产问题。当时成套设备的研发和建设需要极大的资金和技术投入。但当时,我们并没有条件进行。

机会在2005年开始了。这一年,中国人自行设计制造的第一条无缝钢管连轧线在无锡投入使用。它的全部设备均由中国人设计和制造。年产量50万吨,穿轧直径为40mm---340mm.(因为当时设计技术不成熟,所以采用了一个机组多套机架的方案,期待用一个机组来生产尽可能多种规格的管子,结果反而一定程度上降低了效率,因为换规格浪费了大量的时间)。尽管存在缺陷不少,但是这毕竟是中国人的第一条完整的热连轧生产线。我们国家成为继德国,意大利之后第三个在这一领域掌握了核心技术的国家。

接下来,中国设计人员先后在辽阳和印度的德里建设了两条更加成熟的114mm热连轧生产线。这两套设备采用了国际最先进的伺服控制系统,已经可以超过世界最顶尖的水平。当时印度用户MSL的总经理在第一根管子被轧制成型时曾经兴奋地对中方人员说:“因为有了来自中国的先进设备,现在我们已经具有生产全印度最好的无缝钢管的能力!”

而中国人对国际流行的三辊连轧理论也进行了深入研究,在新疆的库尔勒建设成功了一条年产量80万吨,最大穿轧直径366mm的连轧机组。它将主要服务于新疆地区的油气项目。为了建设这条线,很多中国技术人员都废寝忘食,以至于总经理在看到这些人现场忙碌的照片时,竟然伤心落泪:“我们的小伙子们太不容易了。”----他们,很多都是刚走出校门的理工科学生,却投入到了这样一件伟大的工程之中。此外,中国制造的其他无缝钢管设备还创造了多个第一。在武汉的中船471厂,世界上最大的850热轧穿孔机正在建造中,它将被用于生产特种压力容器。而在衡阳,在印度,在台湾,在韩国……到处都有中国制造的先进无缝钢管设备的身影。

目前,世界上的无缝钢管设备制造商已经只剩下了为数不多的几家。而中国设备在其中的地位越来越强,在国际影响力也越来越大。苏联人没有想到,当年他们亲手帮助中国建设了第一条无缝钢管生产线,如今的苏联加盟共和国们已经不得不从中国进口设备来维持自己的钢管产业不至于崩溃,德国的MEER公司没有想到,当年那些站在上海宝钢140现场的年轻中国人,如今已经都成为了中国无缝钢管设备研发的技术骨干,而他们的主力技术人员也有一些来到了中国加入到中国工程师行列中,中国钢管设备制造工业的崛起已经对自己的老大地位构成了严重的威胁。

而面对这些,我们又可以说什么呢?无缝钢管很基础,它注定不会像航母,四代机那样惹人注目。但是它却是整个中国重工业的奠基石之一,中国的无缝钢管发展史折射出的,却是完全相同的努力!

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本文内容于 2013/11/4 22:15:36 被鹘鹰首飞0编辑

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