海南无缝钢管  

目前，特大直径薄壁热轧无缝钢管均采用减壁、扩径方法生产，包括纵向扩管工艺和斜轧扩管工艺；其工艺特点都是将直径大于坯料管（母管）内径的锥形顶头，在外力作用下穿过加热后的坯料管内孔，实现坯料管的减壁、扩径，从而得到特大直径薄壁热扩无缝钢管。

1.1 纵向扩管工艺

纵向扩管工艺分为：拉拔扩管工艺、顶推扩管工艺。

1.1.1 拉拔扩管工艺

拉拔扩管时，先将坯料管的一端（长 350～550mm）送入缝式加热炉或电感应加热炉中，加热到850 ℃以上，再用压力扩口机对该管端进行扩口，形成喇叭状；然后将扩口后的坯料管进行整体加热，加热温度一般为 900～1 200 ℃；坯料管加热均匀后，将其扩口管端固定在扩管机的内、外卡环上。将 1 组（一般 3～4 个）直径逐渐增大的扩管顶头分别固定在相应的拉杆上，拉杆在卡爪的带动下拉着顶头一道通过坯料管的内孔，对坯料管进行扩径、减壁。拉拔扩管过程如图 1 所示。拉拔扩管工艺因其成材率低、产品壁厚精度低和表面质量差，目前已被淘汰。

1.1.2 顶推扩管工艺

顶推扩管过程如下：电感应线圈从坯料管的前端开始，对其连续加热；加热温度达到工艺要求（加热温度为该钢种 Ac3 +50~100 ℃）时，推制扩管机机架两侧的两个油缸同步推动置于坯料管尾端的推板，推板推动坯料管前进，使其加热部分缓慢通过扩径顶头，对坯料管进行扩径、减壁。推制扩管过程如图 2 所示。

与拉拔扩管工艺相比，采用顶推扩管工艺时，管端不需要扩口，成材率可达 99%；因采用中频电感应加热，加热速度快、时间短，钢管表面再生氧化铁皮少，扩制后的钢管外表面基本上保持了坯料管的原始表面状态，且坯料管内表面涂有石墨润滑剂，改善了内表面质量；一次加热后的扩径率为30%～50%，对于塑性较好的低碳钢或低合金钢最大可达75%；扩制的钢管直径大（达到 1 500 mm），管壁薄，径壁比 D/S 可达到 70。目前，顶推扩管工艺是生产特大直径薄壁热轧无缝钢管的主要方法之一。

从顶推扩管的受力状态可知，顶头通过坯料管内孔进行扩径时，坯料管外壁沿周向存在很大的拉应力，内壁径向存在很大的压应力。受周向拉应力和径向压应力的作用，坯料管的管径扩大、管壁减薄、长度有少许缩短。

顶推扩管时的周向拉应力容易导致坯料管外表面产生裂纹，且扩径率越大，产生裂纹的可能性也越大。若坯料管表面已经存在裂纹，该裂纹会迅速扩大，甚至会像斧劈一样将坯料管撕开，造成管体开裂（俗称破肚）。为了防止顶推扩管时钢管表面产生裂纹，减小壁厚不均匀程度，应选择表面无缺陷的坯料管及合适的坯料管尺寸。推制扩管时坯料管的壁厚可参照《无缝钢管缺陷与预防》第五章第五节中的公式来计算   。

1.2 斜轧扩管工艺

斜轧扩管工艺包括：旋轧扩管工艺、二次斜轧扩管工艺。

  旋轧扩管工艺

旋轧扩管机是一种带有 2 个锥形轧辊且轧辊轴线交叉布置的二辊斜轧管机。轧辊直径从变形区入口到出口逐渐增大，轧辊的圆周速度沿轧制方向也不断增加，轧辊轴线与轧制线呈空间交叉，构成送进角和辗轧角，2 个轧辊均为单支撑。旋轧扩管时，将经过加热的坯料管送进旋转的轧辊之中，在由轧辊、导板和锥形顶头组成的“环形封闭”孔型中进行减壁、扩径。旋轧扩管过程如图 3 所示。旋轧扩管变形区分为 3 个，即压扁减径区、减壁扩径区和转圆区。坯料管在旋轧扩管机上发生的变形包括压扁减径变形、减壁扩径变形和转圆变形。

轧辊孔喉尺寸、顶头尺寸及其位置决定了扩制后钢管的直径和壁厚。通过调整顶杆尾座液压油缸的行程位置，可以准确地控制扩制后的钢管壁厚。相对于推制扩管，旋轧扩管工艺对控制钢管尺寸和提高尺寸精度更加有利。

旋轧扩管时，坯料管在进行整体加热时会产生比较严重的氧化铁皮，钢管表面的氧化铁皮，尤其是内表面的氧化铁皮很难通过除鳞的方法清除干净，扩制后容易产生“内麻坑”缺陷。旋轧扩管机组适合批量化生产，但生产成本高，竞争力不强，大部分产品有被二次斜轧扩管和顶推扩管工艺取代的可能。