高频不锈钢焊接钢管生产工艺技术的成熟

高频焊接技术起始于20世纪50年代，成熟于60-70年代，历经10多年的发展，形成了完善的生产工艺，奠定了现代高频不锈钢焊管生产技术的基础。自70年代后至今，在成型、焊接、探伤等多方面的技术虽均有发展和突破，但高频不锈钢焊管生产基本工艺并无大的变化。

1高频不锈钢焊管生产工艺技术的发展

历经10多年发展，直到20世纪60年代末、70年代初，高频不锈钢焊管生产技术奠定了现代工艺基础。首先成型技术得到显著改进，产品范围向厚壁管和薄壁管均有扩展，形成了定型的中小直径不锈钢焊管辊式成型技术。

焊机功率提高到700kW，提高了焊接速度，并实现了厚壁管的焊接。而焊接输入功率自动控制技术的出现，提高了焊缝质量及其稳定性，开始工业性生产低合金不锈钢焊管。

高频不锈钢焊管诞生之初，焊接质量的检查和评定一直由肉眼人工检查。进入20世纪60年代，出现了各种焊缝无损检测技术和装置，诸如旋转超声探伤、焊缝跟踪超声探伤、涡流探伤、电磁探伤等。配置了这些焊缝无损检测装置的生产线可以更好地保证不锈钢焊管质量的可靠性。内毛刺去除技术也得到了完善，毛刺去除后钢管内表面质量可以通过无损检测，进一步增加了不锈钢焊管附加值。

多级频率（180Hz/360Hz）焊接取代低频焊接（60Hz）后，焊接速度提高到了40~60m/min。高频焊接技术应用后，在很多情况下焊接速度已经不再是生产速度的瓶颈，生产速度主要受制于其他因素。这又大大促进了自动开卷、自动切头对焊、自动化活套和高速飞锯技术的发展，呈现了高频不锈钢焊管生产技术的快速发展期，形成了现代不锈钢焊管机组的基本设备组成。在此相互促进下，高频不锈钢焊管生产速度得到迅速提高，小直径机组生产速度甚至高达200m/min。

以活套技术为例，可以看到这一高频不锈钢焊管生产技术快速发展期的轨迹。在低频焊接年代，焊接速度不高，钢管壁厚偏薄，中小直径机组多采用地坑式或笼式活套，大中直径机组经常没有活套。1969年，美国Armco钢铁公司首次开发出了立式螺旋活套，后Kent公司购买了专利授权，经技术改进推广到了全世界。之后美国和欧洲其他公司也开发出了类似活套，使得螺旋活套成为了中小直径高频不锈钢焊管机组的标准配置。直到今天，虽然主要采用水平螺旋活套，并出现了不同的技术风格，但储存钢带的基本原理与当时的立式活套并无差异。

美国为高频不锈钢焊管生产技术的最初发展做出了重大贡献，其中著名的公司有Yoder公司、Therma-tool公司、MacKay公司、AbbeyAetna公司以及Kent公司等。同期或略微滞后一些，欧洲一些国家也在完善高频管生产工艺、开发生产装备方面取得了业绩，如德国著名的MEER公司于1961年完成了其首条高频不锈钢焊管生产线的建设。日本在从美国和欧洲引进高频不锈钢焊管技术的基础上，通过消化引进和自主创新，到70年代后一跃成为高频不锈钢焊管生产大国和技术领先国家，其经验值得我们借鉴。

20世纪60年代末、70年代初，高频不锈钢焊管生产工艺基本定型，形成了现代工艺：自动开卷—自动切头对焊—螺旋活套—成型—焊接—去除内外毛刺—焊缝探伤—定径—定尺飞锯切断。尽管后来在成型技术、飞锯、探伤技术等方面均有突破性进步，但基本的工艺原理沿用至今。

2大直径高频不锈钢焊管生产技术的发展

大直径电阻不锈钢焊管机组指20in（508mm）以上机组。20世纪50年代末、60年代初，在美国、欧洲和日本，改造扩建或新建了一批大直径机组。Yoder公司当时是大直径高频不锈钢焊管机组的先行者和领先设备供应商，后MacKay公司和AbbeyAetna公司也加入了其行列，均有大机组的供货业绩。德国的MEER公司于1960年首次提供一条20in（508mm）机组设备。

最早的大中直径电阻不锈钢焊管成型法诞生于美国的笼式成型（也称为排辊成型）技术，首先由Torrance机械工程公司开发应用，同期Yoder公司也推出了类似的笼式成型技术。该成型技术采用一系列密布的小直径排辊，将钢带逐步成型，减少了钢带边缘的拉伸和翘曲波浪，非常适合16in（406mm）以上中大直径电阻不锈钢焊管生产，与传统的辊式成型技术相比，存在如下优点：①通过密布的小直径排辊，采取圆孔型系统和“下山”成型法，使得成型过程更加稳定均匀，可以实现中大直径薄壁管的成型；②扩大了轧辊共用范围，减少了换辊次数和调整时间；③轧辊投资降低，并随着钢管直径和所生产钢管规格数量的增加效果更明显。

Torrance公司的笼式成型专利发布于1968年，其特点是非常强调经济性，仅设置一个初成型机架，在该机架和精成型机架间均布置排辊，这样可以大大节约投资。Torrance公司甚至开发出了钢管外径达48in（1219mm）的超大不锈钢焊管机组，并以很低的价格赢得了世界范围的订单。如日本的住友金属和富士机分别从Torrance公司引进了48in（1219mm）不锈钢焊管机组，但富士机没有投产就转卖给了墨西哥。

实际上Yoder公司开发笼式成型技术比Torrance公司还早2~3年，但只是把传统辊式成型机组中初成型部分的立辊和介于初成型和精成型之间的立辊群改为了排辊，并没有减少初成型机架，因此不能象Torrance机组那样降低制造成本。但从另一方面看，Yoder的系统更适合厚壁管的成型。Yoder公司之后进行了改进，在初成型机架前增设了弯边机架，减少了初成型机架，并通过轧辊共用减少了初成型轧辊，机组布置更加紧凑，在不降低变形强度下减少了成本，形成了后来笼式成型技术的标准配置。

Yoder成型技术的最主要特点是其调整的简单方便，巧妙地运用了圆孔型的几何特点，使生产不同规格时排辊和弯边机架的调整简化为线性调整，这在计算机控制技术没有应用前显得至关重要，可以大大减少轧辊调整设定的时间，并容易为操作人员掌握。

正是Yoder的笼式成型技术，奠定了现代排辊成型技术的基础。之后随着成型系统自动控制和计算机控制技术的发展，其他公司也开发出了新的排辊技术并得到世界范围内的应用。

20世纪70-80年代，世界上陆续建设了一批采用单卷生产的大直径高频不锈钢焊管机组，如川崎制铁的26in（660mm）机组以及新日铁的24in（610mm）机组。一直到近10年，以中国为主又建设了一批连续生产的大直径高频不锈钢焊管机组。

3高频不锈钢焊管品种和市场的发展

电阻不锈钢焊管诞生之初，以低成本迅速占领了水煤气管和大部分结构钢管市场。自20世纪50年代进入高频焊接时期后，经过10多年发展，在60—70年代形成了成熟的工艺技术，高频不锈钢焊管质量有了显著提高和保证，开始得到更广泛的应用，成功进入了油井管、电站锅炉管等传统无缝钢管市场领域。

起始于60年代的板带生产连铸坯技术显著降低了不锈钢焊管生产成本。70年代板带生产冶炼技术又取得了突破，新的底吹转炉冶炼工艺实现了高钢质、低成本生产，在提升不锈钢焊管质量的同时进一步降低了成本。这些均促进了不锈钢焊管生产技术、品种和市场的发展。

1973年第一次石油危机爆发，随后引发了世界范围的石油开采热潮，促进了OCTG和管线管的需求。由于当时无缝钢管生产能力不足以应对突起的需求，给高频不锈钢焊管提供了强势介入的历史机遇。起初不锈钢焊管仅提供如H40，X42及X46等低钢级钢管作为无缝钢管的补充。之后随着不锈钢焊管装备技术的进步，开始向无缝钢管一样全面进入石油用管领域，当时能提供X60，X65和部分X70管线管，以及J55，N80和L80油井管。甚至有些公司开发了高强镍-钒OCTG不锈钢焊管、抗腐蚀油管和低温（-60°C）应用不锈钢焊管，形成了企业标准。

最后出现了配置完善的高度自动化的专业化能源用不锈钢焊管机组，并与无缝钢管生产线一样，配置有先进的管加工生产线和热处理生产线。不锈钢焊管机组则配置有焊接输入功率自动控制系统、在线焊缝热处理装置、可靠的探伤设备、厚壁管成型系统、最大1300kW的大功率高频焊机等，代表了当时不锈钢焊管技术的最高水平。

面对70年代的世界经济危机，并不是所有不锈钢焊管企业都抓到了这个历史机会，而仅是技术领先的少数企业在机遇面前获得了发展。大部分不锈钢焊管企业由于缺乏生产石油用管的能力和技术，只能生产一般流体管和结构管，面对不断攀升的能源价格和萎缩的市场，许多机组被迫停机。

大部分曾于50-60年代风靡一时的不锈钢焊管+张力减径机组由于缺乏竞争力而停产。

随着石油开采热潮的减退，意味着不锈钢焊管市场黄金年代的结束，从卖方市场逐步进入了充满竞争的买方市场。而也正是这样的竞争环境，宣告了不锈钢焊管市场从追求产量向重视质量的转化，进而促进了不锈钢焊管生产技术多元化的发展。自此世界范围内进入了相当长时期的不锈钢焊管均衡发展期，直到20世纪80-90年代后，崛起的中国打破了整个平衡，中国不锈钢焊管制造业异军突起，成为不锈钢焊管制造业新的世界中心。