無縫鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的長條鋼材，其生產工藝因原料、規格及用途不同而有所差異。以下是常見的無縫鋼管生產工藝詳解，涵蓋主要流程、關鍵技術及工藝特點：
一、坯料準備
1. 原料選擇
鋼種：根據用途選用碳素鋼（如 Q235、20#）、合金鋼（如 40Cr、20CrMo）、不銹鋼（如 304、316L）等，原料多為圓鋼坯（直徑通常 80~300mm），也可使用連鑄坯或軋坯。
質量要求：坯料需無縮孔、裂紋、夾渣等缺陷，表面氧化皮需清理（可通過拋丸、酸洗或火焰清理），確保后續軋制質量。
2. 坯料加熱
加熱設備：采用環形加熱爐、推鋼式加熱爐，加熱溫度根據鋼種確定（如碳素鋼約 1150~1250℃，合金鋼約 1200~1300℃）
加熱目的：使鋼坯達到奧氏體化狀態，提高塑性，降低變形抗力，便于后續穿孔和軋制。
二、穿孔工藝（形成空心毛管）
穿孔是將實心坯料加工成空心毛管的關鍵步驟，主要有以下兩種方法：
1. 斜軋穿孔法（較常用）
（1）設備與原理
穿孔機：主要為二輥斜軋穿孔機或三輥斜軋穿孔機，由兩個（或三個）呈一定角度布置的軋輥和一個固定頂頭組成。
原理：圓鋼坯在旋轉的軋輥間受徑向壓縮和軸向推力，通過頂頭時被穿成空心毛管，毛管壁厚一般為 3~20mm，長度取決于坯料尺寸。
（2）關鍵步驟
定心：在坯料端面中心鉆孔（或用液壓定心），確保頂頭準確插入，避免毛管偏心。
穿孔過程：坯料進入軋輥后，在螺旋運動中被軋輥咬入，頂頭將中心部分金屬撐開，形成空心結構，同時毛管外徑和壁厚由軋輥和頂頭尺寸控制。
（3）特點
效率高，適合生產中、小直徑鋼管（外徑 20~400mm），但毛管壁厚公差較大（±10% 左右），需后續軋制精整。
2. 壓力穿孔法（P.P.M 法）
（1）原理
利用沖頭將坯料中心沖出通孔，類似于沖壓工藝，適用于高合金鋼或難變形鋼種。
（2）特點
穿孔精度高，毛管壁厚均勻，但生產效率低，能耗大，主要用于特殊規格或高合金鋼管。
三、軋管工藝（毛管精軋成型）
穿孔后的毛管需進一步軋制以細化晶粒、控制尺寸和改善性能，常見工藝如下：
1. 自動軋管法（二輥熱軋）
（1）設備與流程
軋管機：二輥可逆式軋管機，配有變斷面孔型。
流程：毛管套在芯棒上，通過軋輥軋制，多次往返軋制以減薄壁厚、均勻尺寸，隨后脫棒、切頭。
（2）特點
適合生產中口徑鋼管（外徑 80~400mm），但壁厚公差較大，需后續定徑或減徑。
2. 連軋管法（MPM/MRK）
（1）設備與原理
連軋管機：由 7~9 架二輥或三輥軋機組成連軋機組，毛管套在長芯棒上連續軋制。
原理：通過多機架連續減徑、減壁，實現高精度尺寸控制，壁厚公差可控制在 ±5% 以內。
（2）特點
生產效率高，鋼管尺寸精度高，表面質量好，適合大批量生產中小直徑鋼管（外徑 20~219mm）。
3. 三輥軋管法（ASSRL）
（1）特點
采用三輥斜軋機，軋輥呈 120° 布置，對毛管施加均勻壓力，壁厚控制精度更高，適合生產厚壁管或高合金鋼管。
4. 頂管法（PPM）
（1）原理
毛管套在芯棒上，通過一系列圓形孔型的模具頂推，實現減徑減壁，適合生產大直徑薄壁管（外徑 200~1000mm）。
四、定徑與減徑（尺寸精整）
1. 定徑工藝
目的：將鋼管外徑精確到目標尺寸（公差 ±0.5%~1%），并改善圓度。
設備：定徑機（多輥式或二輥式），通過軋輥孔型對鋼管進行精軋，溫度一般在 900~1000℃（熱定徑），也可冷定徑（用于高精度要求）。
2. 減徑工藝
目的：將大直徑鋼管通過多機架連軋減徑至小直徑，同時調整壁厚。
設備：減徑機（結構類似連軋管機），常用于生產直徑小于 150mm 的鋼管，可實現一坯多規格生產。
五、冷卻與熱處理
1. 冷卻
熱軋后鋼管通過空冷、水冷或霧冷降溫，冷卻速度影響鋼材組織和性能（如快速水冷可提高硬度，空冷適用于碳素鋼）。
2. 熱處理
目的：消除軋制應力，改善組織性能（如細化晶粒、調整硬度）。
常見工藝：
退火：緩慢加熱至 Ac3 以上，保溫后隨爐冷卻，用于軟化鋼材、消除應力。
正火：加熱至 Ac3 以上，空冷，改善力學性能均勻性。
淬火 + 回火：用于高強度鋼管（如液壓支柱管），提高硬度和耐磨性。
六、精整與表面處理
1. 矯直
采用輥式矯直機或壓力矯直機，消除鋼管彎曲（直線度≤1mm/m），確保平直度。
2. 切管
根據規格要求，用鋸床、飛鋸或等離子切割將鋼管切成定尺（如 6m、12m），切口需平整無毛刺。
3. 表面處理
除銹：酸洗（硫酸或鹽酸）、拋丸（適用于厚壁管），去除氧化皮。
涂層：根據用途涂防銹油、鍍鋅（熱鍍鋅或冷鍍鋅）、涂塑（PE/EP 涂層），提高防腐性能。
七、質量檢測
1. 尺寸檢測
外徑、壁厚、長度、直線度等，使用超聲波測厚儀、激光測徑儀等設備。
2. 力學性能測試
拉伸試驗（抗拉強度、屈服強度、伸長率）、沖擊試驗、硬度測試（HB/HRC）。
3. 無損檢測
超聲波探傷（UT）：檢測內部缺陷（如裂紋、夾渣）。
渦流探傷（ET）：檢測表面及近表面缺陷。
磁粉探傷（MT）：適用于鐵磁性材料表面缺陷檢測。
4. 水壓試驗
用于承壓鋼管（如鍋爐管、油管），按標準施加壓力（如 10~20MPa），保壓 30 秒無泄漏。
八、特殊生產工藝（舉例）
1. 冷拔 / 冷軋無縫鋼管
流程：熱軋毛管→酸洗潤滑→冷拔 / 冷軋（通過模具減徑減壁）→退火→精整。
特點：尺寸精度高（壁厚公差 ±0.1mm）、表面光潔、力學性能均勻，適合小直徑薄壁管（外徑 6~219mm，壁厚 0.5~10mm）。
2. 熱擴徑無縫鋼管
原理：將小直徑鋼管加熱后，用擴徑機通過芯棒擴脹至大直徑（如外徑 325~1200mm），適用于大口徑厚壁管。
九、工藝對比與應用場景
生產工藝優點缺點應用場景
連軋管法（MPM）精度高、效率高、適合大批量生產設備投資大石油管道、機械結構管
冷拔 / 冷軋尺寸精度高、表面質量好生產效率低、規格受限精密儀器、液壓管件
頂管法適合大直徑薄壁管能耗高高壓容器、大口徑輸水管
三輥軋管法壁厚控制精準、適合高合金鋼管工藝復雜航空航天、核電用管
總結
無縫鋼管的生產工藝以 “穿孔 - 軋制 - 精整” 為核心，通過不同工藝組合實現多樣化規格和性能需求。從坯料加熱到終檢測，每個環節均需嚴格控制參數，以確保鋼管的尺寸精度、力學性能和表面質量。隨著技術發展，連軋、冷軋等高精度工藝應用日益廣泛，而特殊領域（如高壓、耐腐蝕場景）則依賴定制化生產工藝。
