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近年来我国钢结构工程建设迅速发展,其中大跨度和空间钢结构等也得到了广泛应用,此类结构的用材特点是大量应用圆管管材,而且随着跨度、荷载的加大,要求更大的直径与壁厚,有时还需要更小的径厚比。如新首都机场大量采用大直径锥形、梭形厚壁管柱,主要规格为D3083×60、D2850X55与D1850X50(图1);新广州电视塔立柱钢管为D2000X50(40),并以很小斜率沿长度方向变径;北京电视塔圆管柱为D1200X60,其径厚比为18;原五棵松体育文化中心方案曾要求采用D1000X100的厚壁无缝钢管,其径厚比仅为8,世界上只有极少数厂家可生产．
厚壁钢管的类别与特点
(1)关于管材的壁厚分类尚无明确统一的标准,若按《冷弯薄壁型钢结枃技术规范》、《钢结构设计规范》规定,圆管(冷加工成型)的厚度不宜大于25mm。故钢结构用管材的壁厚类别可大致可分为:薄壁管一一壁厚＜6mm;中等壁厚管壁厚=8mm~28m;厚壁管一一厚壁t≥30mm。关于圆管的径厚比要求,按局部稳定条件,壁厚不应过小,规范规定相应径厚比限值应不大于而按冷加工(卷制、压制)条件为防止过大性变形与残余应力,壁厚又不应过大,其相应径厚比不宜小于20(按内径计算)。
(2)厚壁管按加工方法可分为以下四类
①热扩无缝钢管一一将已轧制成的厚壁无缝钢管
加热后再次挤压、扩张并拉伸成型, 规格为D720X40(径厚比D/t=16),因为热扩成型,除有冷却过程中的残余应力外,并无小径厚比的冷加工变形和残余应力。但因热扩中温度、速度的不均匀性其壁厚公差可达土25%。一般不适用于钢结构。
②热卷成型管将钢板
均匀加热到900~1000℃后,在卷管机上卷制成型,一般需经二次加热与二次卷制,其性能优于冷卷成型管,且可不受径厚比的限制,但加工成本高、效率低,主要用于锅炉、压力容器工程
厚壁钢管小口径厚壁无缝管是指外径和壁厚之比小的钢管，目前小口径可达到3mm，壁厚小到1mm.。常见规格为：外径mm壁厚mm;;;;小口径厚壁无缝钢管重量公式:[(外径-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)
主要用做石油地质钻探管、石油化工用的裂化管、锅炉管、轴承管以及汽车、拖拉机、航空用高精度结构管等。;;;;小口径厚壁无缝钢管材质包括：10#、20#。25#、35#、45#、16Mn等。
生产工艺流程圆管坯→加热→穿孔→三辊斜轧、连轧或挤压→脱管→定径（或减径）→冷却→矫直→水压试验（或探伤）→标记→入库按生产方法不同可分为热轧管、冷轧管、冷拔管、挤压管等，;热轧无缝管一般在自动轧管机组上生产，实心管坯经检查并表面缺陷截成所需长度，在管坯穿孔端端面上定心然后送往加热炉加热在穿孔机上穿孔在穿孔同时不断旋转和前进，在轧辊和顶头的作用下，管坯内部逐渐形成空腔称毛管，再送至自动轧管机上继续轧制 经均整机均整壁厚，经定径机定径，达到规格要求，利用连续式轧管机组生产热轧无缝钢管是较先进的方法，若欲获得尺寸更小和质量更好的无缝管，必须采用冷轧冷拔或者两者联合的方法冷轧通常在二辊式轧机上进行，钢管在变断面圆孔槽和不动的锥形顶头所组成的环形孔型中轧制，冷拔通常在单链式或双链式冷拔机上进行挤压法即将加热好的管坯放在密闭的挤压圆筒内穿孔棒与挤压杆一起运动，使挤压件从较小的模孔中挤出，此法可生产直径较小的钢管。
常用材质为：10#无缝钢管、20#无缝钢管、45#无缝钢管、SA106B无缝钢管、ST45.8-Ⅲ低合金无缝钢管、20cr、40cr、16Mn低合金无缝钢管、Q345D低温合金无缝钢管、27SiMn低合金无缝钢管、12Cr1MoVG合金管、15CrMo、10CrMo910、Cr5Mo合金管、A335P11合金管、10CrMo910(P22)合金管、A335P91(T91)合金管、钢研102(12Cr2MoWVTiB)结构管：（GB/T）、流体管：（GB/T）、中低压锅炉管：（GB/T）、高压锅炉管：（GB/T）、石油裂化管：（GB/T）、液压支柱管：（GB/T）、化肥专用管：（GB/T）、钻探用钢管：（GB/T）、船舶用管：（GB/T）、合金管：（GB/T）、高压合金管：（GB/T）等一系列的钢管产品。材质为：10#、20#、35#、45#、20G、20Gr-50Gr、16Mn-45Mn、27SiMn、Cr5Mo、12CrMo(T12)、12Cr1MoV、10CrMo910、T91、15CrMo、35CrMo、40CrMo等一系列的钢管材质。
超高层建筑的发展体现了一个 的建筑科技水平和建筑材料工业水平 , 也是衡量一个 建筑科学技术综合水平的重要标志。同时随着科技的发展 , 现代超高层建筑体系中大都采用钢结构体系 , 占 70 % ? 80 ％ , 并采用带巨型斜撑、巨型柱、巨型框架钢结构。巨型柱钢结构大量采用规格为 1 ) 800 x30 以上的大直径厚壁钢管结构。如广州新电视塔 , 建筑高度 610 , 1 、，立柱钢管为 DZ 000 X 50 ( l0 ) ；广州珠江西塔 , 建筑高度 132 川 , 立柱钢管为 1 ) 1 800 x 55 ( 50 ) ; 台商大厦建筑高度 289 , 11 ，立柱钢管 D ( 1100 一 1 000 ) X30 等。同时由于用在超高层建筑上，对构件加工精度要求非常高，如广州新电视塔对立柱类钢管柱的加工要求直径误差需在士‘ / 1 000 , 且不应大于 2 . 0 rll , 11 ：椭圆度误差．厂镇‘ 1 / 500 , 且不应大于 3 . 0 , ，、 11 、。此类钢管世界上只有极少数厂家能生产 , 如德国曼勒斯曼公司，其初步报价为 2200 ? 2 500 欧元八（ 2006 年报价）。因此 , 随着国内超高层建筑越来越多,对大直径厚壁钢管的需求也越来越大.
l 大直径厚壁钢管成型工艺
1 . 1 大直径钢管常规成型工艺
根据现阶段国内钢管生产厂家的成型加工工艺,大直径厚壁钢管加工方法主要可分为以下两类： l ）热扩无缝管加工工艺一此类加工工艺主要采用热加工成型, 规格只能加工 D720,且加工中需要进行升温加热,会大大降低材料的力学性能,加工过程中存留大量的残余应力,成品加工精度低,无法满足超高层建筑要求 2 ）冷压成型管加工工艺 ― 主要采用预弯机、折弯成型机、在制管专用圆弧上模及可调式下模上折弯压制,通过对钢板进行逐级折弯压制成型此加工工艺对圆管的管径、椭圆度等指标控制精度不高,而且管径也受到限制,规格主要为 Dl 000 以下的主要用于桩基础、油气管线等,对于超高层建筑的技术要求较难达到一般建筑设计采用较少
1 . 2 大直径厚壁钢管卷制成型工艺
众所周知,采用大口径厚壁管道(外径400mm以上,外径与壁厚比为55~90)输送液体和汽体物质是为合理经济的,但是,随着被输送液体和汽体的温度和压力的升高,管道破裂的危险也增大。为了保证管道的有效必需从材料和生产工艺二个方面提高质量以满足性能要求。就钢管生产工艺而言重点在于采用什么方法生产毛坯。
钢管的工作应力及壁厚关系
图1所示为一圆柱形容器,其直径为D,壁厚为长度为L在内压p的作用下,容器的鈥、横截面上都将产生应力日,用截面法将容器沿截面战开,鈥截面上的拉应力为可以类似地推出横截面上的应力仅为上述应カ的一半。传递高压流体的管道的危险截面是鈥截面。设想火电站汽水管汽水压カ为5MPa约50大气压),内直径D为1000mm,壁厚为10mm,汽水管鈥截面上将产生约250MPa的工作应カ。
考虑温度对屈服极限的影响一般中低碳钢是无法胜任的但采用高强度合金钢则不仅价格高而且成形更为困难。因此采用高治金质量的低碳钢制作厚壁管就显得十分经济。
因为壁厚增加一倍,则应力σ降到原来的一半;汽水在管道中长期流动腐蚀不可避免,壁厚大则管道的寿命也可延长2沖孔拉仲法成形大口径厚壁管将加热好的钢锭放入冲孔胎模中先冲一个盲孔,然后放入拔伸胎模中进行拔长而生产厚壁管的方法称为冲孔拉伸法。
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厚壁无缝钢管的生产,不但满足 在电站建设上对厚壁无缝钢管的急需,节约大量外汇,而且打破了发达 的技术封锁。
超高压厚壁无缝钢管垂直挤压机为1.5万吨压力的厚壁无缝管坯生产设备,它是为3.6万吨大型垂直挤压装备配套的前一道生产工序装备,专门生产厚壁无缝管毛坯,是整套垂直挤压生产线的关键设备。它的工艺技术、制造生产过程复杂,技术难度大。
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