专利名称：长管拖车用无缝钢管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及长管拖车用的无缝钢瓶，具体是制造无缝钢瓶的无缝钢管，更为具体地说，是一种长管拖车用无缝钢管，以及该无缝钢管的制造方法。
背景技术：
长管拖车主要由半挂车、框架、无缝钢瓶、前端安全仓、后端操作仓五大部分组成，是储存、运输CNG的专用车，具有储存容量大、运输效率高、运载方便等优点。市场上常用的
无缝钢瓶最大直径为0 559mm，每台半挂车的框架上通常装6至12只0559mm钢瓶，每只钢瓶的最大容积为2. 7 M3，这样的话，每台长管拖车储存的CNG量为16. 2 32. 4M3。为了进一步提高运输效率，降低运营成本，CNG的供应运输商提出了在车体重量基本不变的前提下，加大长管拖车的CNG储存量，而长管拖车储存CNG量的大小是由无缝钢瓶决定的，决定无缝钢瓶大小的核心构件则是无缝钢管。目前，对于无缝钢管的制造主要有以下两种较为典型的方法。方法一自动轧机热轧一热扩径一车制夹头一酸洗一磷化一皂化一次一冷拔一次一皂化二次一冷拔二次一校直一修磨一尺寸、表面质量检验一无损检测一性能试验一喷标。方法二 皮尔格轧机或热挤压机加工一荒管内外表面磨削一车制夹头一酸洗一磷化一皂化一次一冷拔一次一皂化二次一冷拔二次一校直一修磨一尺寸、表面质量检验一无损检测一性能试验一喷标。其中，方法一生产出的无缝钢管外表面质量较好。但是，经热扩径后，钢管的同截面壁厚不均匀度会增加至30%以上，使冷拔时钢管内孔被拉伤，甚至发生断裂；酸洗主要是清除荒管表面的氧化皮、油脂、锈迹、热轧时产生的脱碳层等，荒管经热扩径后，钢管内孔残留有石墨，导致酸洗时间长，有时甚至发生氢脆，内孔酸洗不干净，更为严重的是，钢管内表面粘附的石墨有时会使酸洗液很快成糊状，从而导致钢管报废，成品合格率低，也增加了酸洗液环保处理的难度和成本。方法二生产出的无缝钢管表面质量差，表面具有竹叶状的凹凸，不够平整光洁，且同截面壁厚差大。为消除无缝钢管的表面缺陷，需要增加荒管内外表面磨削工序，内外表面磨削工序不仅降低了生产效率，而且有10%以上的金属损耗，造成了材料浪费。此外，也涉及酸洗处理，增加了酸洗液环保处理的难度和成本。
发明内容
本发明的目的之一在于针对上述长管拖车的市场需求，提供一种大直径的长管拖车用无缝钢管。本发明的目的之二在于针对目的之一及上述现有技术的不足，提供一种加工高效、成品质量及合格率高、经济环保、金属消耗低的长管拖车用无缝钢管制造方法。本发明的目的之一通过下述技术方案实现一种长管拖车用无缝钢管，所述无缝钢管的外径为630 720mm，壁厚为18 30mm。所述无缝钢管的长度为10000 12500mm。
本发明的目的之二通过下述技术方案实现一种长管拖车用无缝钢管的制造方法，包括下列顺序步骤
1).将挑选的荒管进行复检；对复检后的荒管车制夹头；
2).用外抛丸机和内喷丸机分别对荒管的外表面和内表面进行抛/喷丸处理；
3).对荒管进行表面质量检验；荒管外表面和内表面存在的缺陷分别以手工方式进行修磨；
4).以清水对荒管进行冲洗；冲洗后，用磷化液对荒管进行磷化处理，磷化温度为63 70°C，磷化时间为90 120min ；
5).用皂化液对荒管进行第一次皂化处理，皂化温度为50 60°C，皂化时间为12 20min ；
6).采用冷拔机对荒管进行第一次冷拔，冷拔速度<0. 5m/min ；
7).修磨冷拔管的内外表面；用皂化液对冷拔管进行第二次皂化处理，皂化温度为50 60°C，皂化时间为12 20min ；
8).采用冷拔机对步骤7)的冷拔管进行第二次冷拔，冷拔速度<0. 8m/min ；
9).对步骤8)的冷拔管分别进行尺寸检验、校直、缺陷修磨、表面质量检验和无损检测，形成成品无缝钢管；将成品无缝钢管定尺切头。步骤2)中外抛丸机的弹丸由钢丸和钢砂按5 7:3 5的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 0 I. 4mm ;所述外抛丸机对荒管外表面的抛丸处理速度为0. 8 I. 2m/min。步骤2)中内喷丸机的弹丸由钢丸和钢砂按7 9:1 3的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 0 I. 4mm ;所述内喷丸机对荒管内表面的喷丸处理速度为0. 8 I. 2m/min。步骤3)和步骤9)中的表面质量检验是对内表面采用内窥镜检验，对外表面以目测方式检验。步骤4)中的磷化液总酸度为35 45，游离酸度为2 6。步骤5)和步骤7)中皂化液的脂肪酸为45 60g/L。步骤9)中的成品无缝钢管的直径公差为±2mm、圆度彡2mm、壁厚公差为0 15%、同截面壁厚差彡2mm、全长直线度彡1%。、表面粗糙度为I. 6 3. 2um。步骤3)、步骤7)和步骤9)中的修磨采用气动砂轮机完成。步骤9)中的无损检测为涡流A级探伤和超声波L2级探伤。本无缝钢管的优点是，钢管直径大，用其制造形成的单只无缝钢瓶(0 720mm)最大容积为4. 48 M3，相较现有的0 559mm钢瓶，容积率增加了约65. 9%，若单台长管拖车装6只本无缝钢管装配形成的无缝钢瓶，车体重量基本与装8只559_钢瓶的长管拖车一致，而储存CNG的容积率则增加至24. 4%以上，储存量大，运输效率高，运营成本低，因而本无缝钢管完全满足长管拖车的市场需求。本制造方法具有以下主要优点
I.采用抛/喷丸机对荒管内外表面进行抛/喷丸处理，抛/喷丸机抛喷出的弹丸击破荒管表面的锈迹、氧化皮、翅皮、切割毛刺、脱碳层等，并将这些杂质带离荒管表面，使荒管表面平整光洁，后序的清水冲洗使荒管表面进一步光洁，荒管表面粗糙度控制为I. 6 3. 2um，荒管的应力好，为后续冷拔工序提供良好保障，同时也消除了传统磨削、酸洗带来的弊病，具有经济环保、金属消耗低、成品质量及合格率高、加工高效、易操作等特点；2.荒管抛/喷丸处理后表面的翅皮、结疤、凸台、凹坑、竹节状凸凹等缺陷明显，便于修磨，内表面通过内窥镜进行检验，检验彻底、全面，无遗漏，检验出的荒管表面缺陷以手工方式进行彻底、全面的修磨消除，有利于后续冷拔加工及保证成品质量；
3.对抛/喷丸机的弹丸直径、配比进行优选，提高弹丸的流动性及抛/喷丸处理的质量，防止因抛/喷丸处理而使荒管表面硬度过高造成的冷拔表面裂纹现象。 下面以试验数据进一步说明本发明的有益效果。表一本发明生产出的无缝钢管与现有制造方法(背景技术中的方法一)生产出的无缝钢管主要性能指标对比
Wit方法宣接_度豐厚公同截面表画糧雜度全长直重畺制造成本公差差壁厚不线度公差(等*fe)
均匀度 现有方法 ±5_ ±4_ >25% 2 >12. Btun >2.5 ±101 >5000 元本发明 ±2xnra <2_ 0-15 10% L6~3.2um <1^； + <3S00 元
通过上表可以清楚看出，本发明生产出的无缝钢管各项性能明显优于现有制造方法生产出的无缝钢管，完全满足长管拖车的无缝钢瓶应用要求，制造成本也更低(主要体现在抛/喷丸处理工序，抛/喷丸处理工序每吨成本仅160元，而传统磨削、酸洗工序每吨成本高达1500元)，上述及前述的成本以2012年度的物价水平为准。
具体实施例方式实施例I
本无缝钢管的外径为720mm，壁厚为27mm，长度为11000mm。上述无缝钢管的制造方法包括下列顺序步骤
1).挑选直径为728mm、壁厚为30mm、长度为10540mm的荒管,将挑选的荒管进行复检；对复检后的荒管车制夹头；
2).采用外抛丸机对荒管的外表面进行抛丸处理，外抛丸机的弹丸由钢丸和钢砂按6:4的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 2mm，抛丸处理的速度为I. 2m/min ;采用内喷丸机对荒管内表面进行喷丸处理，内喷丸机的弹丸由钢丸和钢砂按8:2的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 2mm,喷丸处理的速度为0. 8m/min ；
3).对荒管进行表面质量检验，其中荒管内表面采用内窥镜进行表面质量检验，荒管外表面以目测方式进行质量检验；荒管外表面和内表面存在的表面瑕疵(包括翅皮、结疤、凸台、凹坑、竹节状凸凹等)采用气动砂轮机以手工方式逐个进行修磨；
4).对修磨后的荒管表面以清水进行冲洗；冲洗后，用磷化液对荒管的内表面和外表面分别进行磷化处理，磷化液的总酸度为40，游离酸度为3，磷化温度为68°C，磷化时间为119min ；
5).用皂化液对磷化处理完的荒管进行第一次皂化处理，皂化液的脂肪酸为50g/L，皂化温度为55°C，皂化时间为12min ；
6).采用1250T的冷拔机对荒管进行第一次冷拔,冷拔速度为0.5m/min,冷拔机液压系统压力16MPa ；
7).采用气动砂轮机对第一次冷拔完成的冷拔管内外表面分别进行修磨，消除冷拔形成的毛刺及划伤拉毛；用皂化液对冷拔管进行第二次皂化处理，皂化液的脂肪酸为50g/L，皂化温度为60°C，皂化时间为12min ；
8).采用1250T冷拔机对步骤7)的冷拔管进行第二次冷拔，冷拔速度为0.8m/min,冷拔机液压系统压力为14MPa ；
9).对步骤8)的冷拔管分别进行尺寸检验、校直、缺陷修磨、表面质量检验和无损检测，其中，修磨是采用气动砂轮机完成，表面质量检验是采用内窥镜完成内表面质量检验，以目测方式完成外表面质量检验，无损检测是涡流A级探伤和超声波L2级探伤，同时全测厚度，并提供C 一 SCAN结果；直至形成成品无缝钢管，该成品无缝钢管的直径公差为 ±2mm、圆度彡2mm、壁厚公差应当为0 15%、同截面壁厚差彡2mm、全长直线度彡1%。、表面粗糙度应当为I. 6 3. 2um ;将成品无缝钢管定尺切头；喷标。实施例2
本无缝钢管的外径为660mm,壁厚为19mm,长度为12000mm。上述无缝钢管的制造方法包括下列顺序步骤
1).挑选直径为660mm、壁厚为22mm、长度为IlOOOmm的荒管,将挑选的荒管进行复检；对复检后的荒管车制夹头；
2).采用外抛丸机对荒管的外表面进行抛丸处理，外抛丸机的弹丸由钢丸和钢砂按5:3的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 1mm，抛丸处理的速度为I. Om/min ;采用内喷丸机对荒管内表面进行喷丸处理，内喷丸机的弹丸由钢丸和钢砂按7:1的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 1mm，喷丸处理的速度为0. 8m/min ；
3).对荒管进行表面质量检验，其中荒管内表面采用内窥镜进行表面质量检验，荒管外表面以目测方式进行质量检验；荒管外表面和内表面存在的表面瑕疵(包括翅皮、结疤、凸台、凹坑、竹节状凸凹等)采用气动砂轮机以手工方式逐个进行修磨；
4).对修磨后的荒管表面以清水进行冲洗；冲洗后，用磷化液对荒管的内表面和外表面分别进行磷化处理，磷化液的总酸度为44，游离酸度为6，磷化温度为69°C，磷化时间为92min ；
5).用皂化液对磷化处理完的荒管进行第一次皂化处理，皂化液的脂肪酸为45g/L，皂化温度为58°C，皂化时间为15min ；
6).采用1250T的冷拔机对荒管进行第一次冷拔，冷拔速度为0.4m/min，冷拔机液压系统压力15MPa ；
7).采用气动砂轮机对第一次冷拔完成的冷拔管内外表面分别进行修磨，消除冷拔形成的毛刺及划伤拉毛；用皂化液对冷拔管进行第二次皂化处理，皂化液的脂肪酸为50g/L，皂化温度为55°C，皂化时间为18 min ；
8).采用1250T冷拔机对步骤7)的冷拔管进行第二次冷拔，冷拔速度为0.6m/min，冷拔机液压系统压力12MPa ；
9).对步骤8)的冷拔管分别进行尺寸检验、校直、缺陷修磨、表面质量检验和无损检测，其中，修磨是采用气动砂轮机完成，表面质量检验是采用内窥镜完成内表面质量检验，以目测方式完成外表面质量检验，无损检测是涡流A级探伤和超声波L2级探伤，同时全测厚度，并提供c - SCAN结果；直至形成成品无缝钢管，该成品无缝钢管的直径公差为±2mm、圆度≤2mm、壁厚公差应当为O 15%、同截面壁厚差≤2mm、全长直线度≤1%。、表面粗糙度应当为1. 6 3. 2um ;将成品无缝钢管定尺切头；喷标。实施例3
本无缝钢管的外径为630mm,壁厚为21. 5mm,长度为12500mm。上述无缝钢管的制造方法包括下列顺序步骤
1).挑选直径为630mm、壁厚为25mm、长度为11400mm的荒管,将挑选的荒管进行复检；对复检后的荒管车制夹头；
2).采用外抛丸机对荒管的外表面进行抛丸处理，外抛丸机的弹丸由钢丸和钢砂按7:5的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 3mm，抛丸处理的速度为0. 9m/min ;采用内喷丸机对荒管内表面进行喷丸处理，内喷丸机的弹丸由钢丸和钢砂按8:2的配比量组成，这些弹丸的直径为I. Omm,喷丸处理的速度为I. lm/min ；
3).对荒管进行表面质量检验，其中荒管内表面采用内窥镜进行表面质量检验，荒管外表面以目测方式进行质量检验；荒管外表面和内表面存在的表面瑕疵(包括翅皮、结疤、凸台、凹坑、竹节状凸凹等)采用气动砂轮机以手工方式逐个进行修磨；
4).对修磨后的荒管表面以清水进行冲洗；冲洗后，用磷化液对荒管的内表面和外表面分别进行磷化处理，磷化液的总酸度为41，游离酸度为5，磷化温度为66°C，磷化时间为IlOmin ；
5).用皂化液对磷化处理完的荒管进行第一次皂化处理，皂化液的脂肪酸为55g/L，皂化温度为52°C，皂化时间为19min ；
6).采用1250T的冷拔机对荒管进行第一次冷拔，冷拔速度为0.3m/min，冷拔机液压系统压力17MPa ；
7).采用气动砂轮机对第一次冷拔完成的冷拔管内外表面分别进行修磨，消除冷拔形成的毛刺及划伤拉毛；用皂化液对冷拔管进行第二次皂化处理，皂化液的脂肪酸为55g/L，皂化温度为52°C，皂化时间为17 min ；
8).采用1250T冷拔机对步骤7)的冷拔管进行第二次冷拔，冷拔速度为0.5m/min，冷拔机液压系统压力13MPa ；
9).对步骤8)的冷拔管分别进行尺寸检验、校直、缺陷修磨、表面质量检验和无损检测，其中，修磨是采用气动砂轮机完成，表面质量检验是采用内窥镜完成内表面质量检验，以目测方式完成外表面质量检验，无损检测是涡流A级探伤和超声波L2级探伤，同时全测厚度，并提供C 一 SCAN结果；直至形成成品无缝钢管，该成品无缝钢管的直径公差为±2mm、圆度彡2mm、壁厚公差应当为0 15%、同截面壁厚差彡2臟、全长直线度彡1%。、表面粗糙度应当为I. 6 3. 2um ;将成品无缝钢管定尺切头；喷标。实施例4
本无缝钢管的外径为711mm,壁厚为26. 5mm,长度为12245mm。上述无缝钢管的制造方法包括下列顺序步骤
1).挑选直径为711mm、壁厚为30mm、长度为11470mm的荒管,将挑选的荒管进行复检；对复检后的荒管车制夹头；
2).采用外抛丸机对荒管的外表面进行抛丸处理，外抛丸机的弹丸由钢丸和钢砂按6:4的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 2mm，抛丸处理的速度为I. 2m/min ;采用内喷丸机对荒管内表面进行喷丸处理，内喷丸机的弹丸由钢丸和钢砂按8:2的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 2mm,喷丸处理的速度为0. 8m/min ；
3).对荒管进行表面质量检验，其中荒管内表面采用内窥镜进行表面质量检验，荒管外表面以目测方式进行质量检验；荒管外表面和内表面存在的表面瑕疵(包括翅皮、结疤、凸台、凹坑、竹节状凸凹等)采用气动砂轮机以手工方式逐 个进行修磨；
4).对修磨后的荒管表面以清水进行冲洗；冲洗后，用磷化液对荒管的内表面和外表面分别进行磷化处理，磷化液的总酸度为39，游离酸度为4，磷化温度为70°C，磷化时间为IOOmin ；
5).用皂化液对磷化处理完的荒管进行第一次皂化处理，皂化液的脂肪酸为53g/L，皂化温度为58°C，皂化时间为20min ；
6).采用1250T的冷拔机对荒管进行第一次冷拔,冷拔速度为0.5m/min,冷拔机液压系统压力16MPa ；
7).采用气动砂轮机对第一次冷拔完成的冷拔管内外表面分别进行修磨，消除冷拔形成的毛刺及划伤拉毛；用皂化液对冷拔管进行第二次皂化处理，皂化液的脂肪酸为48g/L，皂化温度为60°C，皂化时间为15min ；
8).采用1250T冷拔机对步骤7)的冷拔管进行第二次冷拔，冷拔速度为0.8m/min,冷拔机液压系统压力14MPa ；
9).对步骤8)的冷拔管分别进行尺寸检验、校直、缺陷修磨、表面质量检验和无损检测，其中，修磨是采用气动砂轮机完成，表面质量检验是采用内窥镜完成内表面质量检验，以目测方式完成外表面质量检验，无损检测是涡流A级探伤和超声波L2级探伤，同时全测厚度，并提供C 一 SCAN结果；直至形成成品无缝钢管，该成品无缝钢管的直径公差为±2mm、圆度彡2mm、壁厚公差应当为0 15%、同截面壁厚差彡2mm、全长直线度彡1%。、表面粗糙度应当为I. 6 3. 2um ;将成品无缝钢管定尺切头；喷标。上述实施例只是本发明的四个较为典型的具体方案，仅供理解本发明，不能用作限定本发明的保护范围。本发明无缝钢管材料为4130X。本发明制造方法中的抛/喷丸机为自动型钢管抛/喷丸机，自带有除尘系统；组成抛/喷丸机弹丸的钢丸材料选用S390，钢砂材料选用P18，钢丸和钢砂的硬度为HRC40 45。
权利要求
1.一种长管拖车用无缝钢管，其特征在于所述无缝钢管的外径为630 720mm，壁厚为 18 30mm。
2.根据权利要求I所述长管拖车用无缝钢管，其特征在于所述无缝钢管的长度为.10000 12500mm。
3.一种长管拖车用无缝钢管的制造方法，包括下列顺序步骤 .1).将挑选的荒管进行复检；对复检后的荒管车制夹头； .2).用外抛丸机和内喷丸机分别对荒管的外表面和内表面进行抛/喷丸处理； .3).对荒管进行表面质量检验；荒管外表面和内表面存在的缺陷分别以手工方式进行修磨； .4).以清水对荒管进行冲洗；冲洗后，用磷化液对荒管进行磷化处理，磷化温度为.63 70°C，磷化时间为90 120min ； .5).用皂化液对荒管进行第一次皂化处理，皂化温度为50 60°C，皂化时间为12 .20min ； .6).采用冷拔机对荒管进行第一次冷拔，冷拔速度<0. 5m/min ； .7).修磨冷拔管的内外表面；用皂化液对冷拔管进行第二次皂化处理，皂化温度为.50 60°C，皂化时间为12 20min ； .8).采用冷拔机对步骤7)的冷拔管进行第二次冷拔，冷拔速度<0. 8m/min ； . 9).对步骤8)的冷拔管进行尺寸检验、校直、缺陷修磨、表面质量检验和无损检测，形成成品无缝钢管；将成品无缝钢管定尺切头。
4.根据权利要求3所述长管拖车用无缝钢管的制造方法，其特征在于步骤2)中外抛丸机的弹丸由钢丸和钢砂按5 7:3 5的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 0 I. 4mm ;所述外抛丸机对荒管外表面的抛丸处理速度为0. 8 I. 2m/min。
5.根据权利要求3所述长管拖车用无缝钢管的制造方法，其特征在于步骤2)中内喷丸机的弹丸由钢丸和钢砂按7 9:1 3的配比量组成，这些弹丸的直径为I. 0 I. 4mm ;所述内喷丸机对荒管内表面的喷丸处理速度为0. 8 I. 2m/min。
6.根据权利要求3所述长管拖车用无缝钢管的制造方法，其特征在于步骤3)和步骤.9 )中的表面质量检验是对内表面采用内窥镜检验，对外表面以目测方式检验。
7.根据权利要求3所述长管拖车用无缝钢管的制造方法，其特征在于步骤4)中的磷化液总酸度为35 45，游离酸度为2 6。
8.根据权利要求3所述长管拖车用无缝钢管的制造方法，其特征在于步骤5)和步骤.7)中皂化液的脂肪酸为45 60g/L。
9.根据权利要求3所述长管拖车用无缝钢管的制造方法，其特征在于步骤9)中的无损检测为涡流A级探伤和超声波L2级探伤。
10.根据权利要求3所述长管拖车用无缝钢管的制造方法，其特征在于步骤3)、步骤.7)和步骤9)中的修磨采用气动砂轮机完成。
全文摘要
一种长管拖车用无缝钢管及其制造方法，该无缝钢管外径为630～720mm，壁厚为18～30mm，长度为10000～12500mm。制造方法包括1)对荒管复检；车制夹头；2)用外抛丸机和内喷丸机分别对荒管进行抛/喷丸处理；3)进行表面质量检验；修磨；4)对荒管冲洗；进行磷化处理；5)对荒管进行第一次皂化处理；6)对荒管进行第一次冷拔；7)修磨冷拔管的内外表面；对冷拔管进行第二次皂化处理；8)对冷拔管进行第二次冷拔；9)对冷拔管分别进行尺寸检验、校直、缺陷修磨、表面质量检验和无损检测，形成成品无缝钢管；切头。它具有经济环保、金属消耗低、成品质量及合格率高、加工高效、易操作等特点，完全满足长管拖车用无缝钢管的市场需求。
文档编号B24C1/00GK102720943SQ20121021368
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者严太宝, 任启益 申请人:德阳钰鑫机械制造有限公司