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钻探用地质无缝管
地质用无缝钢管：地质钻探用钢管（YB235-70）是供地质部门进行岩心钻探使用的钢管，是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。按用途可分为钻杆、钻铤、岩心管、套管和沉淀管等。
地质管用途钻杆：
钻孔工具中连接钻头、用以传递动力的杆件。 钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是：(1)起下钻头；(2)施加钻压；(3)传递动力；(4)输送钻井液；(5)进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等。
地质管用途
钻杆(Drill pipe)：钻孔工具中连接钻头、用以传递动力的杆件。
钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆。钻柱的基本作用是：(1)起下钻头；(2)施加钻压；(3)传递动力；(4)输送钻井液；(5)进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等。钻铤(drill collar)：处在钻柱的下部，是下部钻具组合的主要组成部分。其主要特点是壁厚大（一般为38~53mm,相当于钻杆壁厚的4~6倍），具有较大的重力和刚度，它在钻井过程中主要起以下几方面的作用：（1）给钻头施加钻压；（2）保证压缩条件下的必要强度；（3）减轻钻头的振动、摆动、和跳动等，使钻头工作平稳；（4）控制井斜。
在地质管、地质钻探管实际应用中：
为探明地下岩层结构、地下水、石油、天然气及矿产资源情况，利用钻机打井。石油、天然气开采更离不开打井，地质钻探用石油钻探用无缝钢管是钻井的主要器材，主要包括岩芯外管、岩芯内管、套管、钻杆等。由于钻探用管要深入到几千米地层深度工作，工作条件极为复杂，钻杆承受拉、压、弯曲、扭转和不均衡冲击载荷等应力作用，还要受到泥浆、岩石磨损，因此，要求管材必须具有足够的强度、硬度、耐磨性和冲击韧性，钢管用钢用“DZ”（地质的汉语拼音字头）加数字一代表钢屈服点表示，常用的钢号有DZ45的45MnB、50Mn；DZ50的40Mn2、40Mn2Si；DZ55的40Mn2Mo、40MnVB；DZ60的40MnMoB、DZ65的27MnMoVB。钢管都以热处理状态交货。
穿孔毛管的质量对无缝钢管的质量影响很大。穿孔不良质量主要表现在毛管壁厚不均、内拆、外折等缺陷存在及其表现程度上。为改善穿孔质量，必须对这些缺陷加以控制。
1 毛管壁厚不均造成毛管不均的主要原因有管坯加热不均、顶杆弯曲、轧制线不正、定心辊调整不当、定心孔不正及导入套选择不当等。
2 内折
穿孔机穿孔所产生的内折原因较多，主要可分为钢质内折与操作内折两大类。
（1）钢质内折。
主要是由管坯质量不良引起的，如连铸坯低倍不合（残余缩孔、内裂纹，非金属夹杂等），铸坯内部严重疏松；柱状晶过发达及难变形的合金钢穿孔时也容易产生内折。
（2）操作内折。
造成的原因主要有调整不当（如顶头前压下率过大或过小；轧辊转速过高；送进角过小；椭圆度过大等）以及管坯加热温度不均等；顶头磨损过大或破裂、粘钢等。穿尾端的破尾被芯棒插入时也会造成内折。
3 外折
造成外折的主要原因有钢质外折和操作内折。
（1）钢质外折。如管坯裂纹、连铸坯严重划痕、耳子、钢锭结疤、翻皮及皮下气泡等。
（2）操作外折。工具（轧辊、导板或导盘）粘钢划痕，严重的螺旋道、轧辊刻槽或堆焊不当等。
穿孔机孔型调整主要参数有：轧辊距离、导盘（导板、导辊）距离、椭圆度、送进角、辗轧角，顶头直径，顶头前压下率、轧辊与导盘速度等。
（1）轧辊距离是指左右或上下两个轧辊辊喉处的短距离。轧辊距离通常由坯料直径和总压下量来决定，是主要的调整参数。
（2）导盘（导板、导辊）距离是指上下2个导盘（导板、导辊）根部处的短距离。导盘（导板、导辊）对穿孔变形起到横向限制和引导作用。导盘（导板、导辊）距离直接影响椭圆度的变化。
（3）椭圆度是导盘（导板、导辊）距离与轧辊距离之比。表示孔型调整后的椭圆程度。调整椭圆度使轧件截面保持一定的椭圆形状，可改变轧件的横向变形程度，控制截面周长，实现扩径、等径轧制。过大的椭圆度加大了横向变形，对产品质量不利。
（4）辗轧角是Φ轧辊轴线与轧制线在水平面上投影的夹角。桶形辊的辗轧角一般小于5°。Φ250 mm精密轧管机组的锥形辊穿孔机的辗轧角为10°～15°。
轧辊的“锥形”程度与辗轧角的大小有关。辗轧角越大，轧辊直径从小端（咬入端）到大端（抛出端）的变化就越大，辊面圆周速度和沿轧制线方向分速度的递增亦越大。一方面，沿轧制线方向分速度的递增，对提高变形速度和加强金属的延伸变形有利；另一方面，辊面圆周速度的递增，对轧件扭转的影响也增大。这两个方面的因素要在辊型设计时综合考虑。同时，过大的辗轧角，对设备设计也会增加困难。
（5）送进角是轧辊轴线与轧制线在垂直面上投影的夹角。Φ250 mm精密轧管机组的锥形辊穿孔机的送进角为5°～12°。送进角越大，轧辊速度在前进方向的分量也越大，即钢管前进越快，但斜轧延伸的螺距也越大，穿孔机负荷也越大。
（6）顶头直径与穿孔毛管的内径有关。一般来讲，顶头直径越大，穿孔毛管的内径也越大。
（7）导盘速度指导盘工作面的纵向线速度。主动旋转导盘，其工作面的纵向线速度应大于轧件纵向前进速度，因而对轧件作用有纵向曳入摩擦力，加强了金属的纵向流动。导盘速度一般控制在轧制速度的 1.5～3.0倍。
（8）顶前压下率
指坯料在顶头前端（鼻部）处的直径压下率，用百分率来表示。
顶前压下率=（坯料直径一顶头前端横截面的轧辊距离）／坯料直径
顶前压下率愈大，则金属变形的不均匀程度也愈大，导致管坯中心区在旋转过程中交变的切应力和拉应力增加，从而容易促使孔腔形成，造成内折缺陷。顶前压下率愈小，则管坯咬入愈困难（尤其是二次咬入）。因此工艺上调整的原则是，在保证咬入的条件下，顶前压下率愈小愈好，通常采用的顶前压下率为4%~7%。
（9）理论上穿孔速度通常指毛管出口处的轧辊辊面纵向分速度，但实际穿孔速度由于受金属滑移的影响，要比理论计算的辊面纵向分速度低。但锥形穿孔机的金属滑移比桶式穿孔机要小，故其实际穿孔速度相对较高，因而穿孔效率也较高。
钢中几种主要元素对钢性能的影响 ? 碳(c)：含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性能降低，碳含量过高容易造成晶间腐蚀不合格。钢和铁的界线由C含量来控制：<2.11%的为钢 ? 硅(Si)：Si是脱氧剂和脱硫剂，有较高的强度和硬度，可改善钢的热加工性能。 ? 铬(Cr)：铬能显著提高钢的强度，硬度和耐磨性，但同时会降低塑性和韧性。 ? 镍(Ni)：镍可提高钢的强度，又可使钢保持良好的塑性和韧性。 钢中几种主要元素对钢性能的影响 ? 钼(Mo)：钢中加入钼，能提高钢的机械性能。 ? 钛(Ti)：钛是钢中的脱氧剂。降低实效敏感性和冷脆性。钢中加入一定量的钛有抗晶间腐蚀的能力。 ? 磷(P):磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。通常情况下，钢中磷的含量控制的越低越好。 ? 硫(S):硫是钢中的有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造时容易造成裂纹，同时还降低钢的耐腐蚀性。所以硫的含量须尽量控制得低。 ? 氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性。增加实效敏感性。适量的氮可提高不锈钢的抗点腐蚀性和强度。
内直筋钢管是指钢管的内表面沿圆周带有均布的直筋，这种钢管主要用于制作散热器，如大型变压器的散热器。用带有直筋的钢管制作的散热器具有散热能力强、重量轻，加工制作工时少等优点。其生产主要采用冷拔法，用固定模冷拔，也可用辊式模冷拔。金属在内外模和拔制力作用下，凸筋进入减壁段后立即被充填到一定高度。由于不均变形而产生的附加拉缩变形，可使凸筋高度保持稳定。内螺旋凸筋管是指钢管内表面带有螺旋凸筋，这种异型管传热效率高，使用可靠，被广泛用于高压锅炉的水冷壁。内螺旋凸筋管的成型方法有机加工成型法、焊接+机加工成型法和冷拔成型法。相比之下，冷拔成型法的生产效率高，成本低，经济效益好，是目前生产内螺旋凸筋管的一种主要方法。冷拔成型法是在冷拔过程中使芯头作螺旋运动，从而在圆管内表面形成内螺旋凸筋。其外模为固定式，内模采用短芯头。
我国在20世纪90年代初展开了对内凸筋管方面的研究与试生产。东北工学院在这两种形式的内凸筋管的理论分析、工具制作、试验研究上已取得如下一系列成果。
冷拔内直筋散热器钢管的难点，是在拔制过程中凸筋高度充填的同时伴随着凸筋被拉缩。他们通过试验，分析了筋底壁厚压下率（ε％）、壁径比（δ0/D0）、齿高比（ｋ）及摩擦条件诸因素对凸筋高度充填和凸筋拉缩的影响及它们之间的关系。从工模具设计角度，侧重探讨模具形状对内直筋管冷拔成型的影响。在模具设计的基础上提出了模具的形状参数，根据实验结果，确定了合理的形状参数值，从而为模具设计提供了重要依据。他们先后对固定模拔制内直筋管和辊模拔制内凸筋管，用工程推导法推导出了冷拔内直筋管拔制力计算方法的理论公式，并进行了实验验证。固定拉模的理论计算值与实测值的相对误差小于１５％。辊模拔制内直筋管拔制力的计算值约为固定模所需拔制力实测值的１/３，约为固定模计算值的２/５，这有利于得到凸筋更高的内直筋管。
冷拔内螺旋凸筋管的生产难点是在拔制过程中内螺旋凸筋拉缩。通过实验，分析工艺因素（筋底壁厚压下率、壁径比、壁厚不均度和齿高比）对凸筋拉缩的影响，得出了凸筋拉缩的理论计算式，用该计算式可较准确地选择拔制管料。
在设计冷拔内螺旋凸筋管的模具时，需慎重考虑芯头的螺旋升角，如果选择过大，会导致芯头停止旋转，即芯头旋转自锁现象。利用螺旋副模型推导出了内螺旋凸筋管成形时螺旋升角的临界值为39°～55°，此值与实验结果相吻合。芯头凸筋轴向侧壁角越小，越有利于螺旋凸筋的成形，同时螺旋升角的临界值随摩擦因数的变化而变化，摩擦因数越小也越有利于螺旋凸筋的成形，因此，在内螺旋凸筋管的拔制过程中须保持良好的润滑条件。此结论为内螺旋凸筋管的模具设计提供了重要依据。
通过分析冷拔内螺旋凸筋管内芯头的形式，得出了适合批量生产的内芯头形式是圆柱形螺旋直线内芯头。实验表明，用圆柱形螺旋直线内芯头可生产出符合设计要求的内螺旋凸筋管，并且内芯头的制造成本低，使用寿命长。
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