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我国钢管生产技术与产品综述

我国钢管生产技术与产品综述

我国钢管主要技术装备及能力
2000年到2007年，整体上，钢管在国内钢材消费比重呈逐步小幅上升态势，2007年钢管消费量为3500万吨，较2000年增加2500多万吨，钢管消费比重已达到8%以上，较2000年增加1.6个百分点。从国内生产能力情况看：
无缝钢管：由于前些年国内无缝钢管企业扩建力度较小，在需求强劲拉动下，国内无缝钢管市场一度出现紧张。从2004年开始，国内无缝钢管企业进入了扩建高峰期，2005年国内先后有衡阳钢管的§273连轧管机组、攀钢成无的340连轧管机组等项目投产，新增无缝钢管产能达200万吨，而2006年国内更是先后有天管Φ100热轧机组、通钢Φ100热轧机组等20个项目投产，新增产能300万吨，到2006年底国内无缝钢管产能已达到1650万吨。
我国是世界无缝钢管生产第一大国，国内无缝管企业约300多家，目前国内部分企业已具有高水平的无缝钢管制造技术，并拥有世界先进的钢管制造设备，无缝钢管国产化率已接近90%，绝大部分品种、规格国内企业都可自己生产。目前我国无缝钢管生产规模较大的企业包括宝钢、包钢、天津钢管、攀钢成都无缝钢管、华菱衡管、鞍钢、冶钢、烟台鲁宝钢管等十几家企业，这些企业技术装备在国内属于先进水平，无缝钢管产量约占全国总产量的2/3。热轧管产量约占我国无缝钢管总产量的80%，此外还有采用热轧穿孔后冷轧或冷拔工艺生产小规格的无缝钢管。现在我国无缝钢管技术装备种类、规格齐全，拥有各类无缝钢管企业超过300家，其中能生产热轧成品管且工艺技术装备较完整的有20家左右，产能在900万吨左右。这类生产厂绝大多数为国有企业，技术装备先进，单线生产能力高，产品质量好，是无缝钢管生产的主导企业。还有一部分企业通过外购管坯加工无缝钢管或是为冷轧冷拔提供毛管或荒管坯料的中小企业，包括许多冷拔管企业，这类企业的设备比较简单，单线生产能力较低，产品以多规格小批量的产品为主。在这类企业中也有一批装备比较简单，单线生产能力较低，产品以多规格小批量的产品为主。在这类企业中也有一批装备水平适中，产品质量可满足相应产品标准要求的企业，它们也占据一定的市场份额。前几年国内无缝钢管需求增长强劲，但国内管坯资源有限，造成管坯市场紧张，抑制了设备产能发挥。从2006年开始，国内管坯新建产能增长较快，初步统计有350万吨，而国内新建成无缝钢管产能在300万吨左右，即国内管坯资源供给增大，市场供给形势得到缓解。从目前国内管坯供需情况看，天管、宝钢、包钢、衡管、鞍钢、攀钢、冶钢、通钢这八家国内主要的无缝钢管企业拥有完整的无缝钢管生产流程，管坯供给能力基本可以满足企业生产需要，部分企业每年还可对外供应70-100万吨。而马钢、新兴、中天、潍坊、安阳、太钢、杭钢、兴澄、石家庄钢厂、湘钢、南通宝日等钢厂，包括一部分小钢厂，或是具有生产圆管坯产品目前主要是外供，这部分管坯产能在350万吨左右。而从管坯需求上看，需要外购管坯生产的企业主要有常钢、立新、鲁星、中联、良山等，这部分企业的产能在350万吨，其中一些企业目前正在筹建炼钢管坯连铸项目，今后将减少外购量。可以看出，随着国内管坯能力的增强，国内管坯资源供给不足的情况在2006年已基本得到缓解，2007年以后国内管坯资源供给情况会平衡并略有富余。
焊接钢管：我国拥有较为庞大的焊管机组产能，焊管生产企业有上千家，这些焊管企业遍布国内各个省区，而民营企业占据了多数。其中天津、河北、江苏、浙江及广东珠江三角洲地区较为集中。随着国内板材产能的快速增长，国内焊管生产获得了较充足的原料供应，焊管
产能近几年也开始迅速增长。其中2005年国内有华北石油、宝钢钢管、华瑞克等企业多个焊管项目投产，新增产能在150万吨左右；2006年国内又有华北石油、中油天宝、辽阳钢管、天津双街等焊管机组投产，新增产能达400万吨。目前我国焊管机组总生产能力已达到3700万吨。另外，我国许多焊管企业生产具有季节性特点，并且许多机组根据市场情况组织生产，其生产连续性不强，因而在3700万吨焊管产能中，预计有效产能只有2800万吨左右。我国焊管得主要三大品种是：直缝高频焊管（ERW）、直缝双面埋弧焊管（LSAW）和螺旋埋弧焊管（SSAW）。其中直缝高频焊管是我国应用范围最广、生产机组最多和产量最高的钢管品种，其产能占焊管总产能的80%，产品规格为20-610mm。其中20-89mm机组因投资少、工艺技术水平和成本低，广泛应用于低压流体输送管和建筑脚手架管、自行车、家具结构用管，国内此类机组的数量最多，占到国内一半以上的产能。近几年219-610mm机组发展也较为迅猛，特别是随着国内板材生产工艺的发展，为其提供了低成本、质量可靠的原料，并为其今后进一步发展创造了良好的条件。这部分产品已由流体输送、结构领域向无缝管应用领域的油井管、管线管发展。螺旋埋弧焊管因采用价格较低的窄带（板）卷连续焊接生产大口径(1016-2400mm)焊管，生产工艺简单、运行费用低，具有低成本运行优势，在中大口径低压输水、热力和打桩管等市场具有价格优势，但在压力管道方面存在一定不足。直缝埋弧焊管是我国较晚发展起来的先进制管技术，其质量可靠，广泛应用于油气高压输送主干线上。该焊管机组由于投资相对较大，使用的原料为成本较高的单张宽厚板，工艺较复杂，生产效率低，产品成本较高。因此，该技术受到钢板质量、价格以及制管成本的制约，在一般应用领域里缺乏竞争力。整体上看，经过多年发展，我国部分企业的焊管机组装备已达到较高的技术水平，基本可以满足国内焊管市场需求，但目前我国也存在大量的转杯水平不高的焊管机组，其中小口径焊管能力过剩，低档管比例较大，同时，我国生产高附加值焊管所需的高质量热板卷和宽厚板的技术水平目前仍有欠缺，不过随着国内重点钢铁企业不断加强技术进步，以及市场竞争淘汰，未来我国焊管机组结构会更加适合国内市场需求。
无缝钢管工艺发展趋势
无缝钢管主要由热轧工艺生产，除热轧外，尚有采用热轧穿孔后冷轧或冷拔工艺生产小规格的无缝钢管。无缝钢管与焊接钢管比较，材料的可靠性和品种适应性更强，尤其适应厚壁和合金钢的生产。同时无缝钢管生产投资高、成本高、制造工艺复杂，壁厚和椭圆度公差大。而焊接管实际上是板材的深加工产品，在价格相近的条件下，无缝钢管的市场竞争力因其可靠性强而提高；随着钢板质量的不断改善和焊管技术装备水平的提高，部分无缝管占据的市场，有被焊接管替代的可能性，但是，领域是非常有限的。
热轧工艺是无缝钢管的主要制造方法，占无缝管产量的80％。热连轧管机组生产的无缝管的品种和质量水平，除轧机本身的技术水平外，在很大程度上受冶炼和连铸的制约。因此，无缝管先进的工艺流程应该包括冶炼至管加工的全流程。国际知名无缝管企业大都是完整的专业钢管厂或钢铁联合企业，而依靠外购坯制造无缝管的企业，是很难在激烈的市场竞争中占稳阵地的。采用电弧炉或转炉冶炼一LF炉外精炼一VD真空处理一全保护浇注连铸圆管坯一热连轧机(NPN、PQF)一管加工，是当今国际先进的无缝钢管生产工艺流程。采用上述工艺流程可以生产诸如石油专用管、高压锅炉管、中低合金管等。目前，我国天津钢管公司、宝钢商贸(钢管)公司、鞍钢无缝厂、包钢无缝厂均已实现上述工艺流程；攀成钢无缝和衡阳钢管公司也在抓紧配套工程建没。对于冶炼设备，电弧炉或转炉容量不宜小于70一lOOt，为钢包精炼创造条件。还要充分重视连轧机组的在线检测手段和自动控制系统，配备先进的探伤系统；对定位为石油管和高压锅炉管的生产线，应配备高水平的热处理和加工系统，逐
步实现钢坯的热装热送和在线常化、控轧空冷等工艺。
对现存的其它轧机应区别情况加以调整(1)皮尔格轧机已有百年历史，属于落后设备，但是，在生产大规格和特殊钢管时仍具有一定优势。如适宜ф426mm以上大口径、厚壁的高压锅炉管以及小批量合金管的生产。因此，根据市场需求，对其有针对性的进行技术改造，可专门用于上述产品的生产。(2)自动轧管机组是国内外最早采用的轧机，无论质量还是效率均落后于连轧机组。但因成本较低、成材率高，尤其适用φ250mm以上规格产品的生产。为提升产业集中度和竞争力，应当对中小轧机有计划地予以淘汰，不再新建（3)对其它型号的热轧机组应根据地区和产品定位，形成自己的市场，在质量和品种方面不断改进，降低能耗和材料消耗，形成低成本的优势。当然随市场经济的发展，尤其在供大于求的形势下，还有一批成本高质量差的轧机将被自然淘汰。凡未完全落实管坯资源的独立轧管企业，要把落实与冶金企业建立长期的战略联盟作为重要措施，稳定原料、生产和产品的质量。
冷拔(轧)无缝钢管状况。目前国内约有20％是采用φlOOmm以下小穿孔机穿孔后的毛管，经冷拔或冷轧制造。据不完全统计，国内拥有上百条冷拔管机组和近千条冷轧管机组，供冷拔(轧)的穿孔机110余套，主要是φlOOmm以下规格。冷拔(轧)管与热轧管比较具有成材率低和能耗高，劳动生产率低的优势。多数小企业设备落后，自动化程度低，其大部分规格完全可以由热轧钢管机组生产。对于定位在特殊用途和热轧解决不了的小规格钢管，仍需要用冷拔和冷轧工艺解决的，也应采用自动化程度较高的液压冷拔机组和高速超长行程冷轧管机等当今国际上先进技术。
国际无缝钢管生产状况。据估计，目前世界钢管生产能力约为5800~8000万t，其中焊管约3900～4000万t。总体来看，世界钢管市场供需基本平衡，产能略有富余。美国市场：美国是最大的无缝钢管进口国，每年进口量增长较大。目前美国对日本钢管实施反倾销政策，已导致2005年日本钢管无法进入美国市场，这就给我国无缝钢管进入美国市场带来新的机遇。我国周边国家、地区市场主要有日本、韩国、东南亚、台湾等国家和地区，原苏联各国等，除日本、原苏联和印度外，其他国家的无缝钢管基本靠进口。根据了解，这些国家每年无缝钢管的消费量约为100万t左右，其中直径≥140mm的大、中口径的约为60—65万t占65％左右。目前日本约占据了近40％的市场份额，我国只占有约13％的市场份额。中东市场是世界主要的产油区，除对油井管有大量需求外，对管线管、结构管等需求量也较大，每年约进口30多万吨，其中外径为ф219mm以上的无缝钢管约15万t。
我国无缝管品种与质量现状。(1)油井管。目前，我国油井管的国内市场占有率已经超过80％，并且已连续2年成为净出口产品。在品种开发方面，国内不少企业勇于创新，不仅生产出了按API标准要求的K、N、C、P钢级套管，还根据用户需求开发出了具有自主知识产权的系列套管，如天津钢管公司开发出了TP系列的抗挤毁套管、抗腐蚀套管、抗高温热采井用套管、超深井用套管以及特殊扣气密性套管，其中TPl30TT高抗挤毁套管其抗挤毁强度达到167MPa以上；TPll0TSS高抗挤毁抗腐蚀套管在氯化钠5％、醋酸0．5％的氧化性腐蚀溶液中，720小时不断裂；TP140V套管下井深度达到6936米(近期这一纪录还将被打破)；NC一3Cr抗二氧化碳腐蚀套管已经批量发往塔里木油田下井使用。另外宝钢、成都无缝也都开发出了自己的系列产品。虽然中国无缝钢管行业在油井管方面取得了举世瞩目的成绩，但在一些高端产品开发方面尚没有过关，如13Cr、超级13Cr钢的夹杂物及S、P含量的控制(S<10ppm，P<15ppm)，热处理的性能控制以及丝扣加工中的质量控制等还存在一系列问题，柔性油管、膨胀套管的开发尚属空白。
(2)气瓶管、蓄能器管。气瓶管、蓄能器管的开发成功，突破了传统气瓶、蓄能器顶挤生产工艺，使气瓶、蓄能器的生产效率大大提高，且产品表面质量及壁厚精度得到改善。气瓶管的发展走过了艰难的路程，成材率从80年代初期的不足50％，提高到目前的80％以上。随着城市燃气出租车的兴起，对气瓶管的需求量还会不断增加。另外，CNG站用、拖车用储气瓶管和蓄能器管(大口径、中等壁厚)将有明显发展。目前国内还无法生产这类储气瓶用管，但是随着国内几条大口径机组的建设，这类产品的供应将得到改善。
(3)高压锅炉管。电力事业的快速发展极大地带动了高压锅炉管的开发和生产。目前Ф219以下的规格国内基本可满足；Ф219以上的规格国内仅能供少部分，尤其是大口径厚壁的规格(325一1200x40—120)90％都需要进口。尽管这几年国内钢管制造企业在新产品开发方面取得了突破，如T9l／P91、T92、T22／P22的开发，但与电站和锅炉行业对中国无缝钢管行业的需求还有较大的差距，主要表现在品种不全，规格不齐，产品质量不够稳定，如管体表面缺陷较多(划道、外折、麻面等)，钢质纯净度不够(夹杂物)等。目前核电用管几乎99％依赖进口，这主要是采购批量较小(几吨、十几吨)，大企业不愿意生产；准入门槛较高，中小企业的装备现状和质量保证体系难以通过认证，这两个条件的制约使核电用管的研究相对滞后，实际上核电用管中相当一些产品国内是可以满足的，如TV48C、TVE250、AISI316、AISI304等。
(4)管线管。随着管线钢板技术的发展及焊管成型、焊接技术的进步，管线用焊管的应用范围在逐步扩大，特别是在大口径组距范围内焊管的优势更加明显，加上成本因素，焊管已在管线管领域占有主导地位，限制了无缝管线管的发展。2007年国产无缝管线管，在钢级方面主要包括X42—70，品种有陆上管线管和海底管线管。高钢级管线管的生产目前采用微合金化加热处理工艺，无缝管的生产成本明显高于焊管，而且随着钢级的提高，如X80以上钢级管线管对碳当量的限制，无缝钢管的常规工艺很难满足用户要求；目前各无缝钢管生产厂都在为提高其管线管的抗腐蚀性能，低温、高温环境中的使用性能稳定而开展科研工作。在这方面，攀钢集团成都钢铁有限责任公司已着手工艺改造，从2005年4季度开始陆上管线管和海底管线管将逐步形成规模化生产能力。
我国无缝钢管行业存在的问题。全行业发展不平衡。一直以来外供钢坯企业，在钢管产量猛增的形势下，国内坯料来源大有缓解，但价格仍在高位运行，造成成本增如，给企业效益增长带来了难度。小规格无缝管因其投资少、见效快，一大批民营企业像雨后春笋般建设起来，他们靠成本低廉、政策灵活之优势与老国企争夺国内无缝管市场，竞争十分激烈。
主要技术经济指标尚需进一步改善，以提高在国内外市场的竞争力。目前，我国热轧成品钢材(坯一材)成材率为94．9％。其中，热轧无缝钢管(坯一材)成材率，视其技术装备水平不同波动较大，技术先进轧机一般为90％一92％，技术落后轧机仅为80％左右；热轧无缝管吨管电耗先进轧机为100—150kWh／t，落后轧机为300kWh／t以上；轧机作业率先进轧机为75％以上，落后轧机为70％以下。
国民经济中需求的特殊用途、高附加值、高技术含量钢管，短期内还无法完全满足需求，尚需依赖进口。如特殊扣套管，还有高钢级高压锅炉管、油井钻杆等仍需部分进口。
安全性上不如无缝钢管，加上其材质一般为普钢Q235，生产工艺又较简单，因此成本远低于无缝钢管。因其用途仅限于一般民用建筑和低压流体输送管道，所以尽管其价格远低于无缝钢管，也无法同无缝钢管争夺市场。但进入21世纪后，先进的焊管金属装备在我国陆续出现，由于焊接工艺技术的提高，焊缝质量发生了质的改善，一些中小规格焊管，因其质量接近或达到无缝管水平，正向原属无缝钢管应用领域进军。
我国无缝钢管行业发展战略。首先，更新和淘汰须同时进行。目前我国无缝钢管的生产能力大于市场需求量，因此不宜重复建设一般水平甚至低水平的机组。依靠设备更新，增加部分先进能力，与淘汰相对落后的没有竞争能力的设备要同时进行，使先进技术装备在现有基础上再得到进一步提高。新
第二，加速资产重组和联合兼并的步伐，进一步提高钢管企业的集中度，有利于合理配备资源和合理占领市场，发挥各企业的优势，增加企业综合竞争和抗风险能力。实现专业化分工，组建巨型、跨国钢铁集团公司是目前国际钢铁业发展的新趋势。现在面临国际国内两个市场的激烈竞争局面，因此，我国无缝钢管行业必须在改变现状的基础上，寻求更大的发展，逐步实现国内钢管产品市场的重新分工，组建跨地区跨部门的集团公司，增强国际竞争能力，抢占更多的市场份额。
第三，无缝钢管行业与焊接钢管行业要保持协调发展。国际上无缝钢管与焊接钢管均以各自的优势占据合金管件的市场份额。两者在共同的适用范围内相互竞争，同时在品种上又相互补充。竞争促进了钢管质量的提高和成本的降低。目前无缝管和焊管的新工艺、新技术的竞争力，在这种发展的环境中得以增强，在很多领域无缝钢管不能被焊接钢管或其他管材所取代；同样焊管也不能被无缝钢管或其他管材所取代。因此两者的协调发展，发挥各自的优势，将对我国钢管业的发展会有更大的促进。

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