三问中国钢管业

寂静回声

据估计，我国目前钢结构用钢管和冷弯型钢的年消费总量约为2265万吨(其中钢管为1860万吨，冷弯型钢为405万吨)。钢管行业的市场关注焦点长期放在能源领域(石油天然气和煤电)的钢管应用上，近年来才密切注视着钢管和冷弯型钢在钢结构领域的蓬勃发展，于是出现了一些热点问题。　　2014年出版的市场调研报告显示当年全国焊管产能为6500万吨，而2016年焊管实际产量达7016万吨，这是因为前者统计的是完整焊管生产线的产能，而后者的统计包括所有完整和不完整生产线所生产的总产量。
　　关于冷弯型钢行业制造厚壁方矩型管在角部出现裂纹等问题，可通过热成型工序以消除残余应力。对高强度薄壁冷弯型钢产品，热冲压成型是一个发展方向。
　　石油套管和锅炉管市场的下行压力大，焊管又挤占了无缝钢管中相当的市场份额，无缝钢管业产量出现下降，因而要发挥无缝钢管的厚壁、批量及热成型优势，产品向个性化、定制化方向发展。
　　一问：中国钢管的产能如何统计?
　　中国钢结构协会钢管分会2014年出版的《中国钢管行业暨市场调研报告》统计数据显示，当年，我国无缝钢管总产能约4300万吨，焊管总产能约6500万吨。这是根据焊管完整生产线的产能统计出来的。然而，2016年焊管实际产量达到了7016万吨。笔者认为，这是包括石油行业、钢结构行业、冷弯型钢行业、铁塔行业、不锈钢行业、锅炉行业、造船行业、机械行业等各个行业中的完整焊管生产线和非完整生产线所生产的焊管产量总和。
　　对非石油系统的焊管功能而言，钢结构有的部位需要用完整生产线生产的焊管。例如，日本东京睛空塔(世界最高的自立式电波塔)，其主要钢管部位是用UOE焊管，其大直径特厚钢管ф2300mm×100mm虽然是用RB法(不采取涨管整形)制造的，但经过热处理;我国重型建筑钢结构如北京奥运场馆主体钢管结构也使用UOE焊管，有些是番禺珠江钢管公司生产的，有些是宝钢UOE机组制造的。再如，特高压输电铁塔要求用UOE、JCOE焊管，或者具有中频热处理的HFW高频直缝焊管;又如，海上巨型浮吊船的超重吊臂用钢管为ф850mm×30mm、ф650mm×24mm、ф550mm×20mm，使用的是无缝钢管或UOE(JCOE)焊管，或是经过中频热处理的HFW高频直缝焊管。
　　但有些钢结构中,其非主要钢管结构部位则可以用JCO、UO型或者未经中频热处理的高频焊管，例如钢管桩、公路护栏板用管、电缆套管、低压输水钢管、灯柱管等。
　　中国是世界钢管生产大国，钢管生产企业分布于各行各业，但没有建成能代表全国钢管企业的行业协会，因此，目前要统计出全国焊管7000万吨产量对应的产能究竟是多少还是有很大的困难。
　　二问：冷弯型钢加工发展方向是什么?
　　如何解决冷弯型钢在方矩形管制造过程中由于板厚的增加出现角部开裂等问题?对此，有专家提出的对策是“角部线加热+缩颈二次成型”工艺，简而言之就是冷弯型钢向热成型工艺方向发展。据测算，我国方矩形钢管年用量达100万吨，汽车制造企业也准备用热轧无缝方矩形钢管生产载重汽车的驱动车桥。这对我国冷弯型钢企业提出了应当加速开发热成型厚壁方矩形管的挑战。
　　从冷弯型钢发展的历程来看，国外生产方矩形钢管的工艺，最初是先冷弯成圆管，再将圆管加热到正火温度，在定径工序由圆管变成方矩形管。其优点是成品钢管残余应力小，角部圆弧半径小。直到如今，英国还一直采用这种工艺。但后来因为能耗和成本较高，国内外冷弯型钢工艺放弃了正火工序，改由高频焊接而成。国内冷弯型钢厂多采用直接成方的生产线。
　　如今，由于建筑钢结构向厚壁高强度方向延伸，国外又恢复了热成型工艺，而我国尚无热成型方矩形冷弯型钢产品，新的首都博物馆等工程所用热成型冷弯型钢，均从国外以高价进口。例如，日本JFE知多厂HFW高频焊管ф26in(ф660mm)机组生产的方矩管直径250mm~550mm、壁厚6mm~25mm，东日本京滨厂HFW高频焊管ф24in(ф610mm)机组生产的方矩形管直径200mm~550mm、壁厚4.5mm~22mm。它们不仅有中频正火的工序，而且有二次热处理的能力。我国宝钢高频焊管610机组也具备此种能力。
　　常温下冷弯成型的方矩形管在厚壁时圆角处易开裂，残余应力大，同时焊缝容易形成沟状腐蚀;由于包辛格效应，强度、硬度提高，不利于用户二次加工。我国目前冷弯型钢厂一般只能加工厚度≤14mm的产品。在由“圆变方”的过程中，如果材料延伸率低，即使壁厚较小，也容易引起圆角处出现纵向开裂。我国东北某厂将无缝钢管用冷推式工艺进行“圆变方”制成160mm×60mm×6.5mm矩形管，由于材料是20#钢，延伸率只有16%，有些批次矩形钢管交货后延迟性角部开裂严重，引起用户质量异议。后来该厂无缝钢管采用正火工艺进行“圆变方”，得到合格产品，一般正火温度在850℃~900℃。对于有专家提出的“角部线加热”冷弯型钢方矩形管工艺，笔者认为值得商榷。西气东输工程感应加热弯管的实验表明，局部加热弯管，其弯曲段焊管性能得到改善，但直线段性能不稳定。因此，笔者认为应对方矩形管整体感应加热。这也就意味着，冷弯工艺上由“圆成方”的生产线更适应热成型的加工方法。
　　上海东方艺术中心主体钢管结构使用椭圆管DP258mm×126mm×12mm，不锈钢薄壁椭圆管冷弯成型后，由于存在残余应力，在后续加工过程中椭圆端口容易反弹。沈阳东洋异形钢管厂在生产时采用冷冲压模解决了端口反弹问题，这就引出了冷弯型钢朝高强度、薄壁化、轻量化方向发展的问题，即热冲压成型。国内有关企业也在向这个方向发展。宝钢型钢精密冷弯成型RF500生产线于2016年底投产，将冷弯型钢加工成型为各种高精度复杂结构的截面，实现材料轻量化和结构轻量化，适应于高强钢、不锈钢、镀层钢卷为原材料进行型材加工。
　　笔者认为，冷弯型钢有多种规格的方矩形管、椭圆管、复杂的异形断面，用于其成型设计的CAD/CAM/CAE技术的智能化是一个重大课题，应当作为行业“十三五”期间的奋斗目标。
　　三问：产量下降，无缝钢管业究竟怎么了?
　　无缝钢管年产量近年来呈逐步下降趋势，2016年已经降到了2743万吨，下降4.15%，无缝钢管业究竟怎么了?
　　从市场需求角度看。一方面，由于国际石油价格的下跌幅度较大，油田开采的增速下降，无缝钢管的油井管市场萎缩;另一方面，《巴黎协定》的生效使得工业企业的环保问题日益严峻，从而制约煤电的发展，导致锅炉管用量逐年减少;无缝钢管两大市场支柱产品销路不畅。
　　从竞争产品角度看。随着板卷材料的质量提高和焊管技术的发展，高频直缝焊管(HFW)在钢结构钢管的一些中高端部件中越来越多地取代无缝钢管。例如，焊管已经进入液压缸筒，超重机吊壁钢管等市场。