D57泵管工艺研究及原材料选定

金云龙

（咸阳宝石钢管钢绳有限公司，陕西 咸阳 712000）

1 概述

1.1 D57泵管生产现状 。D57泵管是油田上常用的抽油泵用管。我公司D57泵管自上世纪九十年代初期以来一直采用冷拔与冷轧相结合的工艺方式进行生产，该模式下需通过多道次冷拔拔制将毛坯管进行减径、减壁处理，再通过多辊轧机轧制来保证产品的尺寸精度和机械性能。然而这种工艺方法的缺点是需经过压头及重复多次的退火、冷拔、酸洗等工序，工序道次多，生产周期长，生产成本高。2007年我车间引进了一台先进LG90两辊轧机，我们对该轧机的轧制速度、变形量、钢管内孔反弹量以及产品机械性能进行研究，结合大量现场工艺实验，以期实现D57泵管能够在该轧机上使用原材料直接轧制产出合格产品。

1.2 D57泵管技术要求。D57泵管技术要求：1）内外径几何尺寸符合用户具体要求。2）直线度≤0.8mm/m。3）抗拉强度≥450Mpa ，屈服强度≥380Mpa，延伸率≥7% 。4）基体硬度要求通常为布氏硬度HB170-255，具体要求因用户不同有所差异。5）内表面粗糙度Ra≤1.6μm。其中几何尺寸、直线度主要依靠工装模具来保证；由于45钢的特性，其抗拉强度、屈服强度及断面延伸率一般都能达到泵管技术要求。由于冷加工变形对泵管硬度及表面粗糙度影响较大，因此如何确保产品的这两项技术要求是本次试验的工作重点。

2 D57泵管试验设计

2.1 试验思路。为保证产品的布氏硬度指标，选择在不同延伸系数（C）下进行条件试验，因为不知道在相同延伸系数下不同规格的轧前料对硬度是否有影响，故将轧前料的外径（A）及壁厚（B）考虑进去，并确定了它们的试验范围：A：85-95（mm）。B：7-9（mm）。C：1.3-2

说明：由于试验使用的轧机辊环为Φ95～Φ70，换言之轧前料外径最大只能选取D95。

2.2 试验目的。试验目的是确定满足硬度指标D57泵管的变形量及具体的轧前料规格。

2.3 试验设计 。试验主要分析不同变形量下，对比外径和壁厚因素找出影响产品硬度的规律。

2.4 实验步骤。a用Ф127×10的宝钢原材料分别拔制得到所需要的轧前料规格，并编序号1、2、3……9。b用退火炉分别对9组轧前料进行完全退火处理，保证其应力状态基本一致。c在LG90轧机上分别进行9组试验，取样做机械性能并检测内表面粗糙度情况。

2.5 实验结果分析。1）大港新世纪公司、胜利机械厂和华北华丰公司是我车间的主要用户，他们对产品硬度要求略有差异。大港硬度要求HB170-240，胜利HB207-240，华北HB210-255。综合考虑，硬度如能控制在HB210-240的范围内，D57泵管就可以实现使用一种工艺轧制出的成品同时满足三家用户的需求。从表1可以看出，编号为3、5、8项的硬度范围均在HB210-240之内，但编号3和8的硬度指标均接近了HB240的上限，故选轧前料为Ф90×8变形量是1.59的第5项为最佳方案。2）对比1、2、3组，发现相同外径下，壁厚越大，内表面粗糙度越小；同理固定壁厚，发现外径越大，内表面粗糙度越小。到底是外径对表面粗糙度的影响大还是壁厚对表面粗糙度的影响大？我们比较2、7两组，在相同的延伸系数下，Ф85×8的内表面粗糙度小于Ф95×7的，这说明减壁量是影响产品表面质量的主要因素，减壁量越大，表面越光洁。

表1 实验数据

2.6 确定原材料规格。通过查询宝山钢铁股份有限公司产品手册结构用无缝钢管标准组距，与第5项Ф90×8相接近的规格是Ф89×8。

3 工艺验证

工艺试验最佳方案的Φ90×8轧前料是由宝钢Φ127×10的原材料拔制而来，它与宝钢Φ89×8原材料生产出来的D57泵管有没有差异，我们接下来要进行工艺验证。我们买来宝钢Φ89×8原材料进行小批量实验，经过退火后在LG90轧机上直接轧制产出成品。产品交验后其产品的几何尺寸、直线度、机械性能、表面粗糙度等指标均达到技术要求，产品检验合格。

4 效果检查

优化后的生产工艺：坯料定尺→退火→矫直→酸洗→冷轧→矫直→成品定尺→检验包装

通过工艺优化前后对比可知，优化后的工艺省去了压头、冷拔和轧前定尺等工序，减少了退火、酸洗工序，生产流程大大缩短，生产成本显著降低。据统计，每年仅优化工艺一项可节约生产成本约40万元。

5 结论。1）变形量是影响产品硬度指标的主要因素，延伸系数越大产品的硬度越高。2）减壁量是影响产品表面粗糙度的主要因素，在相同变形量下，减壁量越大产品的表面质量越好。3）D57泵管生产从经济性和产品技术方面综合考虑，原材料规格选择为Φ89×8为最佳；在LG90轧机上D57泵管的延伸系数控制在1.6左右可得到较理想的硬度值。

[1]李靖.扣件式钢管模板支架极限承载力研究[D].北京交通大学，2009.