Во-первых, характеристики материалов и стандартные технические условияСтальная труба с прямым швом Q420MC
Q420MC — это низколегированная высокопрочная конструкционная сталь. В названии «Q» обозначает предел текучести, «420» означает, что предел текучести не менее 420 МПа, а «MC» указывает на пригодность материала для холодной формовки. По сравнению с обычной углеродистой сталью, Q420MC достигается упрочнение за счет мелкозернистой структуры и дисперсионного упрочнения путем добавления микролегирующих элементов, таких как ниобий, ванадий и титан, что значительно повышает ее прочность при сохранении хорошей пластичности и ударной вязкости. В соответствии со стандартом GB/T 1591-2018 «Низколегированная высокопрочная конструкционная сталь», химический состав Q420MC строго регламентирован: содержание углерода должно быть ниже 0,12%, содержание марганца может достигать 1,70%, а содержание вредных элементов, таких как сера и фосфор, должно быть ограничено. Что касается механических свойств, то ее предел прочности на растяжение достигает 520-680 МПа, относительное удлинение ≥18%, а ударная вязкость при 20℃ составляет не менее 34 Дж. который особенно подходит для несущих конструкций в условиях низких температур.
Во-вторых, усовершенствованный производственный процесс изготовления прямошовных стальных труб Q420MC.
1. Предварительная обработка листового металла: в качестве сырья используется горячекатаная рулонная сталь, а окалина удаляется травлением. Холодная прокатка обеспечивает гладкость и прямолинейность поверхности листа, а допуски контролируются в пределах ±0,1 мм. Некоторые ведущие компании используют термомеханический контроль (ТМКК) для измельчения зерна посредством контролируемой прокатки и контролируемого охлаждения, благодаря чему материал обладает как высокой прочностью, так и отличной свариваемостью.
2. Технология высокочастотной прямошовной сварки: Использование технологии электросварки (контактной сварки), основанной на поверхностном эффекте и эффекте близости высокочастотного тока частотой 100-400 кГц, позволяет мгновенно сплавить кромку трубы в течение 10-20 миллисекунд. Усовершенствованные системы онлайн-дефектоскопии вихретоковым методом и ультразвукового контроля позволяют отслеживать качество сварных швов в режиме реального времени, а процент обнаружения дефектов превышает 99,5%.
3. Последующая обработка: сварной шов подвергается термообработке в режиме реального времени для снятия напряжений, а испытание под давлением воды достигает 1,5-кратного стандартного давления (обычно ≥15 МПа). Некоторые специальные стальные трубы также требуют пескоструйной обработки, удаления ржавчины, нанесения эпоксидного покрытия и других антикоррозионных обработок, а срок службы при испытании в солевом тумане может достигать более 1000 часов.
В-третьих, типичные сценарии применения прямошовных стальных труб Q420MC.
1. Область применения стальных конструкций зданий: В качестве основного материала для колонн высотных зданий и ферм больших пролетов, сварные стальные трубы Q420MC с прямым швом на 20-30% легче, чем традиционная сталь Q235.
2. Производство строительной техники: Стрела экскаватора одной компании изготовлена из стальных труб Q420MC, и даже при оптимизированной толщине стенки 16 мм она по-прежнему соответствует требованиям к усталостной долговечности в 500 000 циклов.
3. Новая энергетическая инфраструктура: В соединительных участках ветроэнергетических башен обычно используются стальные трубы большого диаметра, сваренные прямым швом, φ2000-φ4000 мм. Низкотемпературная ударная вязкость стали Q420MC обеспечивает безопасную эксплуатацию в условиях -40℃.
4. Транспортное оборудование: Компания заменила исходный материал на Q420MC при производстве тележек для грузовых поездов, что увеличило предел усталости компонентов с 210 МПа до 280 МПа и позволило успешно выдержать 1,5 миллиона циклов испытаний на нагрузку.
В-четвертых, рыночное положение и тенденции развития прямошовных стальных труб Q420MC.
Согласно данным Китайской ассоциации производителей железа и стали, объем внутреннего производства стальных труб марки Q420MC в 2024 году превысит 8,5 млн тонн, из которых 65% придется на прямошовные сварные стальные трубы. Что касается цены, то текущая основная цена на трубы φ219×8 мм составляет 5800-6200 юаней/тонну, что примерно на 8-10% выше, чем на трубы из стали Q345B.
Направление технологических инноваций характеризуется тремя основными особенностями:
- Облегченная конструкция: стальная труба марки Q420MC+, разработанная одним из предприятий, благодаря оптимизации состава обладает повышенной пределом текучести до 450 МПа, а толщина стенки может быть дополнительно уменьшена;
- Интеллектуальное производство: на одном из предприятий была внедрена интеллектуальная линия по производству сварных стальных труб, полностью автоматизированная с помощью цифрового двойника, что позволило повысить процент годной продукции до 99,8%.
- Экологичное производство: Одно предприятие внедряет технологию восстановления водородом, что позволяет сократить выбросы углекислого газа на тонну стали на 40%, а первая партия низкоуглеродистых стальных труб Q420MC прошла сертификацию UL.
Пятое, рекомендации по выбору и применению стальных труб с прямым швом из стали Q420MC.
1. Принцип соответствия техническим характеристикам: Согласно стандарту GB/T 21835-2008, для строительных конструкций рекомендуется использовать стальные трубы с соотношением диаметра к толщине ≤60, а для строительной техники следует выбирать трубы с соотношением диаметра к толщине 45-55. Расчеты проекта морского моста показывают, что стальные трубы Q420MC диаметром φ1200×18 мм на 40% легче железобетонных конструкций и снижают ветровые нагрузки на 25%.
2. Ключевые моменты процесса сварки: Рекомендуется использовать сварку в среде защитного газа, обогащенной аргоном (80% Ar + 20% CO2), а температура предварительного нагрева должна поддерживаться на уровне 100-150℃. Сравнительные испытания проекта трубопровода высокого давления показали, что при использовании сварочного электрода E5515-G энергия удара при сварке может достигать 58 Дж (-20℃), что значительно выше стандартных требований.
3. Антикоррозионная поддержка: Для морской среды рекомендуется система «эпоксидная цинкосодержащая грунтовка + финишное покрытие из стекловолокна», толщина покрытия должна составлять ≥280 мкм.
В связи с развитием строительства новой инфраструктуры в рамках «14-й пятилетки», применение прямошовных сварных стальных труб Q420MC в таких перспективных областях, как интеллектуальная логистика, складское хранение и модульное строительство, будет продолжать расширяться. Глубокая интеграция исследований и разработок материалов и интеллектуальных производственных технологий будет способствовать развитию этого типа высокоэффективных стальных труб в направлении создания более легких, прочных и долговечных изделий.
Дата публикации: 15 июля 2025 г.