38新产品开发
超超临界锅炉用优化内螺纹冷拔无缝钢管的生产
金炜忠
（常州常宝精特钢管有限公司，江苏常州213013）
摘要：内螺纹钢管因具有传热快、效率高的优点而在超临界火电锅炉中得到广泛应用。比较了普通内螺纹钢管和优化内螺纹钢管的异同，简要介绍了内螺纹钢管的拔制原理和技术要求，分析了优化内螺纹钢管的生产难点和控制要点。常州常宝精特钢管有限公司通过改进工模具设计、优化变形工艺，成功生产出优化内螺纹钢管，其产品各项参数指标均符合相关标准要求，实物质量达到国外同类产品的先进水平。
关键词：超超临界锅炉；冷拔无缝钢管；优化内螺纹钢管；模具设计；变形工艺；优化中图分类号：TG356.11
%%文献标识码：B
%文章编号：1001-2311（2009）06-0038-05
ManufactureofOptimumCold-drawnInternal-spiral
SeamlessSteelTubeforUltra-supercriticalBoilerService
JinWeizhong
（ChangzhouChangbaoJingteSteelPipeCo.，Ltd.，Changzhou213013，China）
Abstract：Theinternal-spiralsteelpipeiswidelyusedintheindustrialfieldofmanufactureofultra-super-criticalboilerforthermalpowerplantduetoitsadvantageslikequickheattransferandhighefficiency.Comparedarethesimilaritiesanddifferencesbetweentheordinaryinternal-spiralsteelpipeandtheoptimuminternal-spiralsteelpipe.Describedarethedrawingprincipleandtechnicalrequirementsfortheinternal-spiralsteelpipe.Analyzedarethecriticalpointsandthecontroltipsinmanufactureoftheoptimuminternal-spiralpipe.Theoptimuminternal-spiralpipeiseventuallyproducedsuccessfullybyChangzhouChangbaoJingteSteelPipeCo.，Ltd.bymeansofimprovingdesignofthetoolinganddiesandoptimizingthedeformationprocess.Alltheparameterindexesoftheproductareuptotherequirementsasspecifiedinapplicablestandard，andtheobjectivequalityisalsouptotheadvancedlevelofsimilarproductsasmadeabroad.
Keywords：Ultra-supercriticalboiler；Cold-drawnseamlesssteelpipe；Optimuminternal-spiralsteelpipe；
Diedesign；Deformationprocess；Optimization
0引言
内螺纹钢管是一种内表面带有螺旋凸筋的异型钢管，由于其内壁有凹凸的内螺纹，可以有效克服钢管中介质慢速流动时产生层流现象，同时能抑制钢管内壁的蒸汽膜效应，因此大大改善了锅炉水冷
1］
。与光管相壁的传热效果，使管壁温度更加均匀［
比，内螺纹钢管具有传热快、效率高的优点，因而在300，600MW及以上大容量亚临界和超临界火
金炜忠（，男，工程师，副总经理，主要从事1968-）冷拔无缝钢管的生产及管理工作。电锅炉中得到广泛应用。由于内螺纹钢管要求较
高，批量生产有一定难度，因此目前国内具有多头内螺纹锅炉用无缝钢管生产能力的厂家屈指可数。内螺纹钢管的材料一般为SA-210A1、SA-210C、SA-213T2、SA-213T12和15CrMoG等。
德国西门子公司在普通内螺纹钢管的基础上开发出优化内螺纹钢管，其螺旋升角（螺旋线与轴线之夹角）更大，螺纹高度更高，进一步提高了钢管的传热效率；材料为T12、T23等，应用于超超临界锅炉水冷壁。
常州常宝精特钢管有限公司（简称常宝精特公
钢管2009年12月第38卷第6期
STEELPIPEDec．2009，Vol．38，No．6
司）在成功开发生产了内螺纹钢管后，又根据市场需求进行了优化内螺纹钢管的研制和批量生产。
1内螺纹钢管的技术要求
内螺纹钢管在化学成分、力学性能等方面的要求与普通圆管相同，它们的区别在于对内表面螺纹尺寸的要求。内螺纹钢管除了规定钢管外径、壁厚的尺寸外，还对螺纹的各项参数作了规定，如螺纹的高度、顶宽、侧边角度、角半径、导程和螺旋升角等。内螺纹钢管的截面如图1所示。随着内螺纹钢管应用的逐步推广，我国目前已对普通内螺纹钢管制订了国家标准，标准号为GB/T20409-2006。
I—螺纹周顶宽A—外径C—大内径（
螺纹根部内径）E—最小内径F—最小壁厚J—螺纹高度T—螺纹轴顶宽K—螺纹侧边角O/O′—螺纹根部/顶部圆角半径Q—螺旋升
角N—螺纹导程M—螺纹节距G—螺纹头数
图1内螺纹钢管截面示意
2优化内螺纹钢管的特点
优化内螺纹钢管与普通内螺纹钢管的剖面如图2所示。
优化内螺纹钢管有以下特点。（1）螺旋升角更大。普通内螺纹钢管的螺旋升角为30°，而优化内螺纹钢管的螺旋升角为40°～45°。由图2可以看出，优化内螺纹钢管的螺旋升角大，其导程就短，相对同一段长度范围内，其螺纹数目多，而且螺纹间距也短，因此生产加工难度更大，并且螺旋升角越大，生产难度也越大。
（2）导程公差带更窄。由于优化内螺纹钢管的螺旋升角规定为40°～45°，而导程、大内径与螺旋升角三者呈三角函数关系，如图3所示，按螺旋升角的范围折算成导程公差，其公差带要减小很多，对于4头内螺纹钢管要减少一半以上，而对于6头内螺纹钢管要减少2/3以上。按同样的Φ31.8mm×6mm规格6头内螺纹钢管来对比，大内径为18.6mm时，普通内螺纹钢管的导程为101.2mm，公
金炜忠：超超临界锅炉用优化内螺纹冷拔无缝钢管的生产
新产品开发
39
（a）普通内螺纹钢管
（b）优化内螺纹钢管
图2普通内螺纹钢管和优化内螺纹钢管剖面
差为±19.08mm；而优化内螺纹钢管按螺旋升角的
范围计算得出的导程为64.0mm，公差为±5.6mm。
C—大内径N1—导程1N2—导程2
图3导程、大内径与螺旋升角关系示意
（3）螺纹高度更高。一般优化内螺纹钢管均为直径在40mm以下的小直径产品，其螺纹高度一般均在1.2~1.4mm，最高可达1.5mm，公差为±0.2mm；而同尺寸的普通内螺纹钢管的螺纹高度一般均在1.0mm以下，且其公差为±0.3mm。
3优化内螺纹钢管的生产
3.1冷拔工艺原理
优化内螺纹钢管冷拔工艺是建立在普通内螺纹钢管冷拔生产工艺基础之上的，其拔制原理相同，
钢管2009年12月第38卷第6期
40新产品开发
继续挤压后，在钢管内表面压出螺纹。由于钢管持续向前运动，在钢管与内模的螺纹侧边上产生正压力，其中的轴向分力由芯棒支撑座抵消，以固定内模的纵向位置，而周向分力则驱动内模和芯棒产生
2］
被动旋转，从而生产出内螺纹钢管［。
都是采用短芯棒拔制的方法，如图4所示。首先在
内模上加工有一定螺旋角的斜槽，然后将该内模安装在可自由旋转的芯棒上，芯棒连接在一个安装有轴承的旋转装置上。当钢管变形时，钢管受外模挤压，向内收缩，内表面被压到刻有斜槽的内模上，
（a）拔制示意（b）内模螺纹侧边受力分析
1—拉拔小车2—芯棒3—旋转装置4—芯棒支撑座5—外模6—钢管原料7—内模8—内螺纹管9—轴向分力10—螺纹侧边11—正压力12—周向分力13—螺旋升角
图4内螺纹钢管拔制原理示意及内模螺纹侧边受力分析
3.2工艺流程
常宝精特公司采用宝山钢铁股份有限公司或江阴兴澄特种钢铁有限公司的圆管坯生产优化内螺纹钢管，工艺流程为：加热→穿孔→酸洗、检验→打头→退火→酸洗润滑→冷拔定壁→打头→退火→矫直、切管→中间检验（探伤）→酸洗润滑→成型拔
正火+回火，理化性能试验）制→成品热处理（→矫
直、切管→成品检验→标记和包装→入库。
成型拔制的变形量对螺纹的形状有很大的影响，对优化内螺纹钢管，由于其成型要求较高，因此在成型拔制之前，要对原料尺寸进行准确的定位。成型加工方式为冷拔，常宝精特公司采用自己设计加工的内外模具进行成型生产。3.3技术难点及关键要素控制
虽然优化内螺纹钢管和普通内螺纹钢管的拔制原理是相同的，但由于优化内螺纹钢管的螺旋升角更大、导程公差带更窄、螺纹高度更高，因此其生产的难度也大幅度提高。常宝精特公司从工模具设计、变形工艺等关键要素入手，逐一解决了生产中的技术难题，最终成功生产出合格产品。
1）合理设计内模导程
螺旋升角大和导程范围窄的问题需要从内模设计上进行完善。冷拔之后的内螺纹钢管的实际导程
STEELPIPEDec．2009，Vol．38，No．6
并不与内模的导程相等，这是因为冷拔过程中钢管在纵向上有延伸变形，所以一般钢管的实际导程会比内模的导程大。而导程增加的数量与多个因素有关，如内模的导程，变形量的大小、变形速度、润滑条件等，一般来说，凡是增加钢管变形过程中纵向受力的因素均会增加钢管的实际导程。
为保证成型后钢管的导程处于合格范围，在设计内模导程时，其取值应在下限的范围内。当成型过程中产生延伸变形时，只要控制住导程的延伸量，即可保证导程合格。
2）改善内模形状
为保证优化内螺纹钢管导程合格，将内模的导程取小值，意味着内模的螺旋升角更大。根据图4分析，螺旋升角越大，周向分力越小，轴向分力越大，同时在冷拔相同长度的钢管时，内模的旋转频率也越高，整个内模受到的变形力也更大，容易产生内模拔断的事故，同时内模的使用寿命也大大降低。为此，在设计内模时要注意能改善金属的流动性，尽量进行过渡方式的变形，减少金属的突变，以减少变形阻力，同时要开发具有更高强度和更高耐磨性的材料，用于内螺纹钢管的生产。
3）设计合适的变形量
螺纹高度越高，其冷拔变形过程中的不均匀性
新产品开发
相对越严重，因此优化内螺纹钢管的变形不均匀性大于普通内螺纹钢管，更难以获得形状良好的螺纹。针对螺纹高度必须设计合适的变形量。
一般来说，在一定的范围内，螺纹高度和壁厚的减壁量成接近正比的关系，其比值大约是1:（。减壁量过大会导致螺纹高度过大，以及1.5~2.5）
形成翻边，如图5所示；减壁量过小会导致螺纹高度不够，以及形成塌边，如图6所示。因此，必须根据要求的螺纹高度来设计合适的减壁量。
41
图6内螺纹塌边形状
形状、润滑状态等因素的影响，虽然这些因素影响比较复杂，但只要将其控制在一定的范围内，对结果的影响并不大。因此，在实际设计工艺时，对这些因素应加以固化，避免其对实际结果产生不良影响。此外，为了使原料钢管的壁厚符合设计的要求，还应在成型前对原料钢管进行定壁，使其实际壁厚满足成型工艺的要求。
图5内螺纹翻边形状
4产品的实物质量
常宝精特公司按上述工艺生产的优化内螺纹钢管，其产品的螺纹要素检查结果良好，与国际一流的进口产品进行对比的结果分别见表1与图7。
同时，螺纹高度和减壁量的关系还受到外径减径量、内模螺旋升角、内模螺旋槽的开口角、外模
表1常宝精特公司优化内螺纹钢管的螺纹要素尺寸及与进口产品的对比
螺纹要素尺寸
项目
产品规格/mm
外径/mm34.9034.9537.3037.3031.7531.8031.8031.7538.1038.1335.0034.92±0.15
大内径/mm21.3621.4122.8722.9320.1220.0520.19520.1520.58720.5920.5720.55±0.15
壁厚/mm6.106.786.507.185.245.875.500
+0.605
螺纹高度/mm1.301.321.401.451.171.101.241.251.241.271.321.26±0.20
螺纹头数[1**********]6-
螺纹轴螺纹侧螺旋升顶宽/mm边角/（°）角/（°）5.66.05.66.05.55.375.45.95.45.75.65.8±1.27
[***********]625560
+300
Φ34.9×6.1
名义值实际值名义值实际值名义值实际值名义值实际值
[1**********]2.537~454037~45424042
+50
Φ37.3×6.5
公司
产品
Φ31.75×5.24
Φ31.8×5.5
5.808.300
+0.913
Φ38.1×8.3
名义值实际值
8.776.507.18
+20%0
进口产品标准规定允许偏差
Φ35×6.5
名义值实际值
由表1可以看出，常宝精特公司生产的优化内螺纹齿型要素尺寸与进口产品基本一致，均符合标准要求，并且产品的螺纹高度更高。
目前，常宝精特公司生产的材料为ASMESA-金炜忠：超超临界锅炉用优化内螺纹冷拔无缝钢管的生产
213T12，规格为Φ31.75mm×5.24mm、Φ31.8mm×5.5mm和Φ38.1mm×8.3mm的优化内螺纹钢管产品已分别通过了用户的评定，其理化试验、显微组织检查、尺寸和表面质量等均符合用户的要
钢管2009年12月第38卷第6期
42
新产品开发
较高。
（2）常宝精特公司通过改善内模参数和设计最佳的变形量，有效地解决了导程超差、内螺纹翻边、内螺纹塌边和拔制困难等技术难题，成功生产出符合要求的优化内螺纹钢管。
（3）常宝精特公司生产的ASMESA-213T12的小直径优化内螺纹钢管经过评定，各项参数均符合相关标准要求，实物质量达到国外同类产品的水平，并已应用于超超临界锅炉水冷壁。
（a）进口产品
（b）常宝精特公司产品
图7国内外优化内螺纹钢管齿型对比
6参考文献
［1］姜正义.内螺旋凸筋管螺旋升角的探讨［J］.钢管，1991，
：42-45.20（1）
［2］曹建军，邓丕安，李旭升.锅炉用冷拔内螺纹无缝钢管
的试制［：26-29.J］.轧钢，2006，23（1）
求，其中Φ31.75mm×5.24mm规格的优化内螺纹
钢管已实现供货，填补了国内空白。
5结论
（1）优化内螺纹钢管具有螺旋升角大、导程公差带窄和螺纹高度高的特点，生产难度和技术含量
（收稿日期：2009-04-07）
●信息
中国金属学会轧钢学会焊接钢管学术委员会2009年工作会议在山东省威海市召开
中国金属学会轧钢学会焊接钢管学术委员会（简称焊管学会）2009年工作会议，2009年于11月6～9日在山东省威海市召开。来自全国各地的焊管学会成员单位，国内部分管线钢和钢管生产厂、大专院校、焊管装备生产厂及媒体代表共50余人出席了会议。
会议听取了焊管学会主任委员王晓香所作的“克服金融危机影响继续向焊管强国迈进”主题报告。报告指出，2009年是我国焊管工业在结构调整中继续发展的一年，由于国家扩大内需的积极措施和投资拉动作用逐步显现，2009年我国焊管市场逐渐复苏，焊管产量止跌回升，但出口形势依然严峻；我国焊管工业在装备、技术、产品和产业结构等方面的调整已取得很大成绩，高质量焊管机组年产能达到1000万t，不仅改变了我国焊管产品结构中的低档小焊管占大多数而高档焊管产能偏低的局面，而且为我国高等级油气输送焊管进入国际市场提供了强有力的硬件保证；X70已成为国内天然气干线管道的主要钢级，西气东输二线X80钢级钢管国产化率进一步提高；在X80钢级管线钢管开发和应用方面，我国已赶上国际先进水平，从跟跑者变成领跑者之一；在海洋油气输送钢管开发方面也取得进展，X65级管线管已在中海油得到应用；开发成功K55、N80和P110钢级套管，并批量进入国际市场，突破了我国焊接油井管多年徘徊在J55钢级表层套管这一水平的局面，国产N80级套管已在海洋石油得到应用。
中国金属学会轧钢学会原秘书长周积智对会议表示祝贺，并对焊管学会下一步工作提出了要求和希望。中国石油技术开发公司王庆强处长也在会上发表重要讲话。会议还听取了王晓香主任委员所作的“我国天然气产业和管线钢管发展展望”的技术报告、中国石油能源战略研究中心庞昌伟教授所作的“纳布科天然气管道与欧俄能源博弈”以及全国钢标准化委员会黄颖教授级高工所作的关于焊管标准制（修）订情况的报告。
本次年会共收到论文30篇，内容涉及高钢级管线钢和钢管研究开发，以及螺旋埋弧焊、直缝埋弧焊和高频电阻焊钢管的制造、检验和热处理等工艺技术，展示了我国焊管界最新的技术进步成果。评选出一等奖2篇、二等奖5篇，并对获奖论文和会上发布的其他论文颁发了证书与奖金。本次会议论文将以专辑形式出版。
本次年会选定了焊管学会的会标方案，将在学会文件和网页上应用；会议决定，2010年焊管学会将实行换届改选，希望各成员单位认真推荐本单位的委员和联络员名单，报中国金属学会轧钢学会批准后组成新一届的焊管学会。
（本刊）
STEELPIPEDec．2009，Vol．38，No．6
38新产品开发
超超临界锅炉用优化内螺纹冷拔无缝钢管的生产
金炜忠
（常州常宝精特钢管有限公司，江苏常州213013）
摘要：内螺纹钢管因具有传热快、效率高的优点而在超临界火电锅炉中得到广泛应用。比较了普通内螺纹钢管和优化内螺纹钢管的异同，简要介绍了内螺纹钢管的拔制原理和技术要求，分析了优化内螺纹钢管的生产难点和控制要点。常州常宝精特钢管有限公司通过改进工模具设计、优化变形工艺，成功生产出优化内螺纹钢管，其产品各项参数指标均符合相关标准要求，实物质量达到国外同类产品的先进水平。
关键词：超超临界锅炉；冷拔无缝钢管；优化内螺纹钢管；模具设计；变形工艺；优化中图分类号：TG356.11
%%文献标识码：B
%文章编号：1001-2311（2009）06-0038-05
ManufactureofOptimumCold-drawnInternal-spiral
SeamlessSteelTubeforUltra-supercriticalBoilerService
JinWeizhong
（ChangzhouChangbaoJingteSteelPipeCo.，Ltd.，Changzhou213013，China）
Abstract：Theinternal-spiralsteelpipeiswidelyusedintheindustrialfieldofmanufactureofultra-super-criticalboilerforthermalpowerplantduetoitsadvantageslikequickheattransferandhighefficiency.Comparedarethesimilaritiesanddifferencesbetweentheordinaryinternal-spiralsteelpipeandtheoptimuminternal-spiralsteelpipe.Describedarethedrawingprincipleandtechnicalrequirementsfortheinternal-spiralsteelpipe.Analyzedarethecriticalpointsandthecontroltipsinmanufactureoftheoptimuminternal-spiralpipe.Theoptimuminternal-spiralpipeiseventuallyproducedsuccessfullybyChangzhouChangbaoJingteSteelPipeCo.，Ltd.bymeansofimprovingdesignofthetoolinganddiesandoptimizingthedeformationprocess.Alltheparameterindexesoftheproductareuptotherequirementsasspecifiedinapplicablestandard，andtheobjectivequalityisalsouptotheadvancedlevelofsimilarproductsasmadeabroad.
Keywords：Ultra-supercriticalboiler；Cold-drawnseamlesssteelpipe；Optimuminternal-spiralsteelpipe；
Diedesign；Deformationprocess；Optimization
0引言
内螺纹钢管是一种内表面带有螺旋凸筋的异型钢管，由于其内壁有凹凸的内螺纹，可以有效克服钢管中介质慢速流动时产生层流现象，同时能抑制钢管内壁的蒸汽膜效应，因此大大改善了锅炉水冷
1］
。与光管相壁的传热效果，使管壁温度更加均匀［
比，内螺纹钢管具有传热快、效率高的优点，因而在300，600MW及以上大容量亚临界和超临界火
金炜忠（，男，工程师，副总经理，主要从事1968-）冷拔无缝钢管的生产及管理工作。电锅炉中得到广泛应用。由于内螺纹钢管要求较
高，批量生产有一定难度，因此目前国内具有多头内螺纹锅炉用无缝钢管生产能力的厂家屈指可数。内螺纹钢管的材料一般为SA-210A1、SA-210C、SA-213T2、SA-213T12和15CrMoG等。
德国西门子公司在普通内螺纹钢管的基础上开发出优化内螺纹钢管，其螺旋升角（螺旋线与轴线之夹角）更大，螺纹高度更高，进一步提高了钢管的传热效率；材料为T12、T23等，应用于超超临界锅炉水冷壁。
常州常宝精特钢管有限公司（简称常宝精特公
钢管2009年12月第38卷第6期
STEELPIPEDec．2009，Vol．38，No．6
司）在成功开发生产了内螺纹钢管后，又根据市场需求进行了优化内螺纹钢管的研制和批量生产。
1内螺纹钢管的技术要求
内螺纹钢管在化学成分、力学性能等方面的要求与普通圆管相同，它们的区别在于对内表面螺纹尺寸的要求。内螺纹钢管除了规定钢管外径、壁厚的尺寸外，还对螺纹的各项参数作了规定，如螺纹的高度、顶宽、侧边角度、角半径、导程和螺旋升角等。内螺纹钢管的截面如图1所示。随着内螺纹钢管应用的逐步推广，我国目前已对普通内螺纹钢管制订了国家标准，标准号为GB/T20409-2006。
I—螺纹周顶宽A—外径C—大内径（
螺纹根部内径）E—最小内径F—最小壁厚J—螺纹高度T—螺纹轴顶宽K—螺纹侧边角O/O′—螺纹根部/顶部圆角半径Q—螺旋升
角N—螺纹导程M—螺纹节距G—螺纹头数
图1内螺纹钢管截面示意
2优化内螺纹钢管的特点
优化内螺纹钢管与普通内螺纹钢管的剖面如图2所示。
优化内螺纹钢管有以下特点。（1）螺旋升角更大。普通内螺纹钢管的螺旋升角为30°，而优化内螺纹钢管的螺旋升角为40°～45°。由图2可以看出，优化内螺纹钢管的螺旋升角大，其导程就短，相对同一段长度范围内，其螺纹数目多，而且螺纹间距也短，因此生产加工难度更大，并且螺旋升角越大，生产难度也越大。
（2）导程公差带更窄。由于优化内螺纹钢管的螺旋升角规定为40°～45°，而导程、大内径与螺旋升角三者呈三角函数关系，如图3所示，按螺旋升角的范围折算成导程公差，其公差带要减小很多，对于4头内螺纹钢管要减少一半以上，而对于6头内螺纹钢管要减少2/3以上。按同样的Φ31.8mm×6mm规格6头内螺纹钢管来对比，大内径为18.6mm时，普通内螺纹钢管的导程为101.2mm，公
金炜忠：超超临界锅炉用优化内螺纹冷拔无缝钢管的生产
新产品开发
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（a）普通内螺纹钢管
（b）优化内螺纹钢管
图2普通内螺纹钢管和优化内螺纹钢管剖面
差为±19.08mm；而优化内螺纹钢管按螺旋升角的
范围计算得出的导程为64.0mm，公差为±5.6mm。
C—大内径N1—导程1N2—导程2
图3导程、大内径与螺旋升角关系示意
（3）螺纹高度更高。一般优化内螺纹钢管均为直径在40mm以下的小直径产品，其螺纹高度一般均在1.2~1.4mm，最高可达1.5mm，公差为±0.2mm；而同尺寸的普通内螺纹钢管的螺纹高度一般均在1.0mm以下，且其公差为±0.3mm。
3优化内螺纹钢管的生产
3.1冷拔工艺原理
优化内螺纹钢管冷拔工艺是建立在普通内螺纹钢管冷拔生产工艺基础之上的，其拔制原理相同，
钢管2009年12月第38卷第6期
40新产品开发
继续挤压后，在钢管内表面压出螺纹。由于钢管持续向前运动，在钢管与内模的螺纹侧边上产生正压力，其中的轴向分力由芯棒支撑座抵消，以固定内模的纵向位置，而周向分力则驱动内模和芯棒产生
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被动旋转，从而生产出内螺纹钢管［。
都是采用短芯棒拔制的方法，如图4所示。首先在
内模上加工有一定螺旋角的斜槽，然后将该内模安装在可自由旋转的芯棒上，芯棒连接在一个安装有轴承的旋转装置上。当钢管变形时，钢管受外模挤压，向内收缩，内表面被压到刻有斜槽的内模上，
（a）拔制示意（b）内模螺纹侧边受力分析
1—拉拔小车2—芯棒3—旋转装置4—芯棒支撑座5—外模6—钢管原料7—内模8—内螺纹管9—轴向分力10—螺纹侧边11—正压力12—周向分力13—螺旋升角
图4内螺纹钢管拔制原理示意及内模螺纹侧边受力分析
3.2工艺流程
常宝精特公司采用宝山钢铁股份有限公司或江阴兴澄特种钢铁有限公司的圆管坯生产优化内螺纹钢管，工艺流程为：加热→穿孔→酸洗、检验→打头→退火→酸洗润滑→冷拔定壁→打头→退火→矫直、切管→中间检验（探伤）→酸洗润滑→成型拔
正火+回火，理化性能试验）制→成品热处理（→矫
直、切管→成品检验→标记和包装→入库。
成型拔制的变形量对螺纹的形状有很大的影响，对优化内螺纹钢管，由于其成型要求较高，因此在成型拔制之前，要对原料尺寸进行准确的定位。成型加工方式为冷拔，常宝精特公司采用自己设计加工的内外模具进行成型生产。3.3技术难点及关键要素控制
虽然优化内螺纹钢管和普通内螺纹钢管的拔制原理是相同的，但由于优化内螺纹钢管的螺旋升角更大、导程公差带更窄、螺纹高度更高，因此其生产的难度也大幅度提高。常宝精特公司从工模具设计、变形工艺等关键要素入手，逐一解决了生产中的技术难题，最终成功生产出合格产品。
1）合理设计内模导程
螺旋升角大和导程范围窄的问题需要从内模设计上进行完善。冷拔之后的内螺纹钢管的实际导程
STEELPIPEDec．2009，Vol．38，No．6
并不与内模的导程相等，这是因为冷拔过程中钢管在纵向上有延伸变形，所以一般钢管的实际导程会比内模的导程大。而导程增加的数量与多个因素有关，如内模的导程，变形量的大小、变形速度、润滑条件等，一般来说，凡是增加钢管变形过程中纵向受力的因素均会增加钢管的实际导程。
为保证成型后钢管的导程处于合格范围，在设计内模导程时，其取值应在下限的范围内。当成型过程中产生延伸变形时，只要控制住导程的延伸量，即可保证导程合格。
2）改善内模形状
为保证优化内螺纹钢管导程合格，将内模的导程取小值，意味着内模的螺旋升角更大。根据图4分析，螺旋升角越大，周向分力越小，轴向分力越大，同时在冷拔相同长度的钢管时，内模的旋转频率也越高，整个内模受到的变形力也更大，容易产生内模拔断的事故，同时内模的使用寿命也大大降低。为此，在设计内模时要注意能改善金属的流动性，尽量进行过渡方式的变形，减少金属的突变，以减少变形阻力，同时要开发具有更高强度和更高耐磨性的材料，用于内螺纹钢管的生产。
3）设计合适的变形量
螺纹高度越高，其冷拔变形过程中的不均匀性
新产品开发
相对越严重，因此优化内螺纹钢管的变形不均匀性大于普通内螺纹钢管，更难以获得形状良好的螺纹。针对螺纹高度必须设计合适的变形量。
一般来说，在一定的范围内，螺纹高度和壁厚的减壁量成接近正比的关系，其比值大约是1:（。减壁量过大会导致螺纹高度过大，以及1.5~2.5）
形成翻边，如图5所示；减壁量过小会导致螺纹高度不够，以及形成塌边，如图6所示。因此，必须根据要求的螺纹高度来设计合适的减壁量。
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图6内螺纹塌边形状
形状、润滑状态等因素的影响，虽然这些因素影响比较复杂，但只要将其控制在一定的范围内，对结果的影响并不大。因此，在实际设计工艺时，对这些因素应加以固化，避免其对实际结果产生不良影响。此外，为了使原料钢管的壁厚符合设计的要求，还应在成型前对原料钢管进行定壁，使其实际壁厚满足成型工艺的要求。
图5内螺纹翻边形状
4产品的实物质量
常宝精特公司按上述工艺生产的优化内螺纹钢管，其产品的螺纹要素检查结果良好，与国际一流的进口产品进行对比的结果分别见表1与图7。
同时，螺纹高度和减壁量的关系还受到外径减径量、内模螺旋升角、内模螺旋槽的开口角、外模
表1常宝精特公司优化内螺纹钢管的螺纹要素尺寸及与进口产品的对比
螺纹要素尺寸
项目
产品规格/mm
外径/mm34.9034.9537.3037.3031.7531.8031.8031.7538.1038.1335.0034.92±0.15
大内径/mm21.3621.4122.8722.9320.1220.0520.19520.1520.58720.5920.5720.55±0.15
壁厚/mm6.106.786.507.185.245.875.500
+0.605
螺纹高度/mm1.301.321.401.451.171.101.241.251.241.271.321.26±0.20
螺纹头数[1**********]6-
螺纹轴螺纹侧螺旋升顶宽/mm边角/（°）角/（°）5.66.05.66.05.55.375.45.95.45.75.65.8±1.27
[***********]625560
+300
Φ34.9×6.1
名义值实际值名义值实际值名义值实际值名义值实际值
[1**********]2.537~454037~45424042
+50
Φ37.3×6.5
公司
产品
Φ31.75×5.24
Φ31.8×5.5
5.808.300
+0.913
Φ38.1×8.3
名义值实际值
8.776.507.18
+20%0
进口产品标准规定允许偏差
Φ35×6.5
名义值实际值
由表1可以看出，常宝精特公司生产的优化内螺纹齿型要素尺寸与进口产品基本一致，均符合标准要求，并且产品的螺纹高度更高。
目前，常宝精特公司生产的材料为ASMESA-金炜忠：超超临界锅炉用优化内螺纹冷拔无缝钢管的生产
213T12，规格为Φ31.75mm×5.24mm、Φ31.8mm×5.5mm和Φ38.1mm×8.3mm的优化内螺纹钢管产品已分别通过了用户的评定，其理化试验、显微组织检查、尺寸和表面质量等均符合用户的要
钢管2009年12月第38卷第6期
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新产品开发
较高。
（2）常宝精特公司通过改善内模参数和设计最佳的变形量，有效地解决了导程超差、内螺纹翻边、内螺纹塌边和拔制困难等技术难题，成功生产出符合要求的优化内螺纹钢管。
（3）常宝精特公司生产的ASMESA-213T12的小直径优化内螺纹钢管经过评定，各项参数均符合相关标准要求，实物质量达到国外同类产品的水平，并已应用于超超临界锅炉水冷壁。
（a）进口产品
（b）常宝精特公司产品
图7国内外优化内螺纹钢管齿型对比
6参考文献
［1］姜正义.内螺旋凸筋管螺旋升角的探讨［J］.钢管，1991，
：42-45.20（1）
［2］曹建军，邓丕安，李旭升.锅炉用冷拔内螺纹无缝钢管
的试制［：26-29.J］.轧钢，2006，23（1）
求，其中Φ31.75mm×5.24mm规格的优化内螺纹
钢管已实现供货，填补了国内空白。
5结论
（1）优化内螺纹钢管具有螺旋升角大、导程公差带窄和螺纹高度高的特点，生产难度和技术含量
（收稿日期：2009-04-07）
●信息
中国金属学会轧钢学会焊接钢管学术委员会2009年工作会议在山东省威海市召开
中国金属学会轧钢学会焊接钢管学术委员会（简称焊管学会）2009年工作会议，2009年于11月6～9日在山东省威海市召开。来自全国各地的焊管学会成员单位，国内部分管线钢和钢管生产厂、大专院校、焊管装备生产厂及媒体代表共50余人出席了会议。
会议听取了焊管学会主任委员王晓香所作的“克服金融危机影响继续向焊管强国迈进”主题报告。报告指出，2009年是我国焊管工业在结构调整中继续发展的一年，由于国家扩大内需的积极措施和投资拉动作用逐步显现，2009年我国焊管市场逐渐复苏，焊管产量止跌回升，但出口形势依然严峻；我国焊管工业在装备、技术、产品和产业结构等方面的调整已取得很大成绩，高质量焊管机组年产能达到1000万t，不仅改变了我国焊管产品结构中的低档小焊管占大多数而高档焊管产能偏低的局面，而且为我国高等级油气输送焊管进入国际市场提供了强有力的硬件保证；X70已成为国内天然气干线管道的主要钢级，西气东输二线X80钢级钢管国产化率进一步提高；在X80钢级管线钢管开发和应用方面，我国已赶上国际先进水平，从跟跑者变成领跑者之一；在海洋油气输送钢管开发方面也取得进展，X65级管线管已在中海油得到应用；开发成功K55、N80和P110钢级套管，并批量进入国际市场，突破了我国焊接油井管多年徘徊在J55钢级表层套管这一水平的局面，国产N80级套管已在海洋石油得到应用。
中国金属学会轧钢学会原秘书长周积智对会议表示祝贺，并对焊管学会下一步工作提出了要求和希望。中国石油技术开发公司王庆强处长也在会上发表重要讲话。会议还听取了王晓香主任委员所作的“我国天然气产业和管线钢管发展展望”的技术报告、中国石油能源战略研究中心庞昌伟教授所作的“纳布科天然气管道与欧俄能源博弈”以及全国钢标准化委员会黄颖教授级高工所作的关于焊管标准制（修）订情况的报告。
本次年会共收到论文30篇，内容涉及高钢级管线钢和钢管研究开发，以及螺旋埋弧焊、直缝埋弧焊和高频电阻焊钢管的制造、检验和热处理等工艺技术，展示了我国焊管界最新的技术进步成果。评选出一等奖2篇、二等奖5篇，并对获奖论文和会上发布的其他论文颁发了证书与奖金。本次会议论文将以专辑形式出版。
本次年会选定了焊管学会的会标方案，将在学会文件和网页上应用；会议决定，2010年焊管学会将实行换届改选，希望各成员单位认真推荐本单位的委员和联络员名单，报中国金属学会轧钢学会批准后组成新一届的焊管学会。
（本刊）
STEELPIPEDec．2009，Vol．38，No．6