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这种生产工艺叫拉拔(drawing)，是用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于坯料断面的模孔中拉出，以获得相应的形状和尺寸的制品的一种塑性加工方法。由于拉拔多在冷态下进行，因此也叫冷拔或冷拉。



拉拔是将金属坯料通过拉拔模的模孔使其变形的塑性加工方法。拉拔过程中坯料在拉拔模内产生塑性变形，通过拉拔模后，坯料的截面形状和尺寸与拉拔模模孔出口相同。因此，改变拉拔模模孔的形状和尺寸，即可得到相应的拉拔成形的产品。目前的拉拔形式主要有线材拉拔、棒料拉拔、型材拉拔和管材拉拔。

这种生产工艺叫拉拔(drawing)，是用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于坯料断面的模孔中拉出，以获得相应的形状和尺寸的制品的一种塑性加工方法。由于拉拔多在冷态下进行，因此也叫冷拔或冷拉。



拉拔是将金属坯料通过拉拔模的模孔使其变形的塑性加工方法。拉拔过程中坯料在拉拔模内产生塑性变形，通过拉拔模后，坯料的截面形状和尺寸与拉拔模模孔出口相同。因此，改变拉拔模模孔的形状和尺寸，即可得到相应的拉拔成形的产品。目前的拉拔形式主要有线材拉拔、棒料拉拔、型材拉拔和管材拉拔。








金属学原理

冷拔加工钢管正是发生了加工硬化。冷拔时金属发生塑性变形，晶体内部有多个滑移系启动，位错运动彼此拦截，许多位错被钉扎住，造成位错塞积，同时位错源停止动作。



上述一系列过程导致了位错的可动性降低，晶体中的位错密度显着增加。当塑性变形进一步发生，应力增加并足以使钉扎的位错开始运动，螺位错交滑移，刃位错不能交滑移，这样发生位错交截，使不动阶数增加。



所以，通过冷拔加工金属内部位错密度增加，位错可动性降低，既难于产生位错又难于移动位错，因而金属材料硬度、强度提高。这就是冷拔加工的金属学原理。










力学原理

冷拔时钢管在力的作用下通过一定形状、尺寸的模具，发生塑性变形。目前，在生产中的拔制方法大致可分成3种：缩径拔管、减外壁拔管和减内壁拔管，冷拔时，钢管在拉拔力、正压力和摩擦力的作用下，发生相应的变形，大都经过缩径、减壁和定径3个阶段，而且变形区内部产生相应的应力，其中轴向为拉应力，径向和周向为压应力，拔管过程中金属处于一向拉和两向压应力状态，这是冷拔管变形过程的基本力学特征。

焊接钢管是指用钢带或钢板弯曲变形为圆形、方形等形状后再焊接成的、表面有接缝的钢管。焊接钢管采用的坯料是钢板或带钢。



发 展

《“十二五”发展纲要》明确提出，到2015年输油气管道总长度将超过15万公里，这将比2010年增长90%。前瞻资讯产业研究院焊接钢管行业研究小组以“十二五”规划新增管道进行测算，预计未来4年我国在油气输送管道中每年需要焊管大约700-800万吨左右，其中X80钢级约500万吨，X70钢级需求约300万吨;而“十二五”期间我国油气管道用SSAW（螺旋埋弧焊管）的年需求量将超过500万吨，LSAW（直缝埋弧焊管）年需求量在200万吨以上。



“十一五”期间，我国油气管道建设继续快速发展，特别是随着天然气需求的迅速增长，天然气管道成为管道建设的重点。到“十一五”末期，我国加快推进油气管网布局，覆盖全国的油气骨干管网已初步建成，未来我国油气供应**能力将进一步增强。据《中国焊接钢管行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》数据显示截至2010年底，我国已建油气管道的总长度约为8.5万千米，其中天然气管道4.5万千米，原油管道2.2万千米，成品油管道1.8万千米，形成了横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外的油气管网格局。



我国《“十二五”规划纲要》中明确提出，将建设中哈原油管道二期、中缅油气管道境内段、中亚天然气管道二期，以及西气东输三线、四线等主干工程，并建设配套支线和城市管网，到2015年输油气管道总长度将超过15万公里，较2010年增长90%，这意味着未来4年新增管道将相当于过去五十年的总和，年复合增长率至少为14%，为油气管道企业提供了机遇。随着我国持续加大油气管道的投资建设力度，“十二五”期间油气管道用SSAW年需求超过500万吨，LSAW年需求量在200万吨以上。



腐 蚀 性 能

丁字焊接钢管中含Ni时在酸性环境中耐蚀性强，在含有硫酸或者盐酸的环境中，丁字焊接钢管中Ni的含量越高则耐蚀性越强。在一般的环境下，只需在丁字焊接钢管中添加Cr就可以防止发生侵蚀的现象。钢带边缘状况不佳是造成错边的另一重要原因。质量流量、热流密度以及结构参数(螺旋曲率直径和丁字焊接钢管径的比值Dc/D)的变化对立式螺旋管内饱和泡状沸腾换热系数的影响。丁字焊接钢管在生产时，错边时有发生，其影响因素很多。在生产实践中，往往由干错边超差而使钢管降级。因此分析螺旋钢管错边产生的原因及其预防措施是很有必要的。



由于不切边钢带头尾的形状和尺寸精度较差，对接时易造成钢带硬弯而引起错边。模拟参数范围：竖直管：管径D=lOmm，管长L=660mm；三种立式丁字焊接钢管：管径D=10mm，丁字焊接钢管曲率直径和螺旋管径的比值的变化分别为Dc/D=15，20，25，螺旋节距Pt=20mm，管长分别为L=503mm，L=660mm，L=817MM。质量流量G=200~400Kg/(m'2·s)，热流密度q=5~15KW/m'2，饱和压力p,饱和=0.414880MPa，饱和温度T,饱和=283.15K。





分 类



按焊接方法不同可分为电弧焊管、高频或低频电阻焊管、气焊管、炉焊管、邦迪管等。



电焊钢管：用于石油钻采和机械制造业等。



炉焊管：可用作水煤气管等，大口径直缝焊管用于高压油气输送等；螺旋焊管用于油气输送、管桩、桥墩等。



按焊缝形状分类可分为直缝焊管和螺旋焊管



直缝焊管：生产工艺简单，生产效率高，成本低，发展较快。



螺旋焊管：强度一般比直缝焊管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比，焊缝长度增加30~100%，而且生产速度较低。因此，较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则大多采用螺旋焊。



螺旋缝焊接钢管分为自动埋弧焊接钢管和高频焊接钢管两种。



a.螺旋缝自动埋弧焊接钢管按输送介质的压力高低分为甲类管和乙类管两类。甲类管一般用普通碳素钢Q235、Q235F及普通低合金结构钢16Mn焊制，乙类管采用Q235、Q235F、Q195等钢材焊制，用作低压力的流体输送管材。



b.螺旋缝高频焊接钢管 螺旋缝高频焊接钢管，尚没统一的产品标准，一般采用普通碳素钢Q235、Q235F等钢材制造。



按用途又分为一般焊管、镀锌焊管、吹氧焊管、电线套管、公制焊管、托辊管、深井泵管、汽车用管、变压器管、电焊薄壁管、电焊异型管和螺旋焊管。



一般焊管：一般焊管用来输送低压流体。用Q195A、Q215A、Q235A钢制造。也可采用易于焊接的其它软钢制造。钢管要进行水压、弯曲、压扁等实验，对表面质量有一定要求，通常交货长度为4-10m，常要求定尺（或倍尺）交货。焊管的规格用公称口径表示（毫米或英寸）公称口径与实际不同，焊管按规定壁厚有普通钢管和加厚钢管两种，钢管按管端形式又分带螺纹和不带螺纹两种。



镀锌钢管：为提高钢管的耐腐蚀性能，对一般钢管（黑管）进行镀锌。镀锌钢管分热镀锌和电镀锌两种，热镀锌镀锌层厚，电镀锌成本低。



吹氧焊管：用作炼钢吹氧用管，一般用小口径的焊接钢管，规格由3/8寸-2寸八种。用08、10、15、20或Q195-Q235钢带制成。为防蚀，有的进行渗铝处理。



电线套管：也是普通碳素钢电焊钢管，用在混凝土及各种结构配电工程，常用的公称直径从13-76mm。电线套套管壁较薄，大多进行涂层或镀锌后使用，要求进行冷弯试验。



公制焊管：规格用无缝管形式，用外径壁厚毫米表示的焊接钢管，用普通碳素钢、优质碳素钢或普能低合金钢的热带、冷带焊接，或用热带焊接后再经冷拨方法制成。公制焊管分普能和薄壁、普通用作结构件，如传动轴，或输送流体，薄壁用来生产家具、灯具等，要保证钢管强度和弯曲试验。



托辊管：用于带式输送机托辊电焊钢管，一般用Q215、Q235A、B钢及20钢制造，直径63.5-219.0mm。对管弯曲度、端面要与中心线垂直、椭圆度有一定要求，一般进行水压和压扁试验。



变压器管：用于制造变压器散热管和其它热交换器，采用普通碳素钢制造，要求进行压扁、扩口、弯曲、液压试验。钢管以定尺或倍尺交货，对钢管弯曲度有一定要求。



异型管：由普通碳结结构钢及16Mn等钢带焊制的方形管、矩形管、帽形管、空胶钢门窗用钢管，主要用作农机构件、钢窗门等。



电焊薄壁管：主要用来制作家具、玩具、灯具等。当前不锈钢带制作的薄壁管应用很广，高级家具、装饰、栏栅等。



螺旋焊管：是将低碳碳素结构钢或低合金结构钢钢带按一定的螺旋线的角度（叫成型角）卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成，它可以用较窄的带钢生产大直径的钢管。螺旋焊管主要用于石油、天然气的输送管线，其规格用外径壁厚表示。螺旋焊管有单面焊的和双面焊的，焊管应保证水压试验、焊缝的抗拉强度和冷弯性能要符合规定。

人防通风工程管件的现状

近年来，人防地下室战时通风系统工程已形成与城市建设相结合，地上与地下同步规划，建设速度明显加快，建设规模不断扩大的发展赴势，形成了布局合理，功能完善、设施配套的城市防护工程体系，随着国家人防办对工程建设统筹规划，制定并下发了一系列建设规范和标准，已初步涵盖建筑材料、设计、施工、监理、及防护、防化设备的生产和安装等多个环节。

然而，自50年代起至今，我国人防地下室通风工程中所使用的通风管件，其材料、材质、结构形式、制作工艺等受诸多因素制约，存在多样性。由于各省、市人防工程建设技术标准不统一，特别是战时功能的**措施还不规范，应用技术标准及工程验收规范存在一定的差异性等，在人防地下室通风工程管件的应用上存在下列情况：

一）、采用普通薄壁碳素结构钢（Q235，δ≤6mm）材料作为管件材料。其制管工艺有滚圆制直缝管、折弯制直缝管（此类管件均是单面直缝焊接，气密性难以保证）。

二）、采用非金属材料（FRP）玻璃钢作为管件材料。其制管工艺是用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体等胎模制管（此类管件不抗老化、耐冲击性能差）。

三）、采用镀锌薄钢板（δ≤1mm）作为管件材料。其制管工艺多为铆接拼缝或铰接缝（此类管件气密性难于保证）。

四）、采用薄壁不锈钢作为管件材料。其制作工艺有滚圆直缝焊管和螺旋滚压绞边制管等（此类成本较高，工程应用较少）。

五）、采用人造革或帆布作为管件等（此类管件易腐烂霉变）。

六）、管道法兰连接以及管道法兰与通风功能设备的螺栓孔难以对正，穿装螺栓困难。

诸如上述管件材料的多样性、制管工艺的各异性、工地现场管件焊接困难、安装周期长等状况，使得目前人防地下室通风工程管件难以做到标准统一、质量验收规范。

二、螺旋管及子母法兰的应用

为适应新形势下全国人防通风工程需要，使通风管件能在工厂实现机械化制造，在工程现场实现快速冷安装（无需现场焊接），战时能快速替换损毁设备和管路部件等，我们在总结已往工程实践的基础上，提出以螺旋管和子母法兰连接的方式来实现通风管件的标准化制造和快速安装。具体使用说明如下：

螺旋管是指将热轧带钢按一定的螺旋角在螺旋管焊接专用设备上弯曲成形，采用埋弧自动焊进行内缝和外缝同步焊接制成的圆形钢管（也称螺旋焊管），如图所示： 螺旋管焊接生产线

螺旋管产品




三、采用螺旋焊管和子母法兰连接的主要优点

一）、螺旋焊管的焊缝比直缝管长，若管长为L，则螺旋管的焊缝长度为L/cos(β)。螺旋焊管的焊缝是“斜”缺陷，但在使用过程中，螺旋焊管的主应力方向即钢管轴线方向的当量缺陷长度比直缝焊管要小；其次，由于螺旋焊管为轧制钢板，其冲击韧性有较大的各向异性，顺轧制方向的CVN值可比垂直于轧制方向的CVN值高3倍。直缝焊管所承受的主应力恰恰垂直于管材抗冲击能力最低的方向，而螺旋焊管则错开了管材抗冲击能力最低的方向，使螺旋焊管焊缝长的劣势转变成优势。

二）、有效地避免了管道对接截面的T形焊缝（或十字形焊缝），如图所示：



直缝焊管对接




螺旋焊管对接



三）、克服了管道公称直径和长度尺寸的局限性。螺旋管的成形是连续卷圆双面埋弧焊接，在线超声波探伤检测，能实现各种精确管径的管材，管道长度可达12米的整材管料，工程应用上可按需裁切，确保了管件的焊缝气密性。

四）、管件以及管件与各通风功能设备的连接采用子母法兰螺栓连接，有效解决了工程安装上螺栓孔难以对正的局限性,使工程安装灵活快捷。如图所示：

管件的子母法兰连接

管件的子母法兰连接效果



三、工程应用

经多个工程实践应用表明，采用螺旋管及子母法兰连接所建成的通风系统能满足人防地下室战时通风工程的战术技术要求，有利于人防通风工程实现制造标准的统一、质量验收的规范，值得广泛的推广和应用。

工程模拟三维效果图



螺旋管件工厂化批量生产







通风设备与管件的子母法兰连接效果





通风管件与管件的子母法兰连接效果

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