UOE和JCOE管线管的性能和成本分析

直缝埋弧焊管的主要成型方法为UO成型法（U成型、O成型、E扩径）、JCO成型法（钢板压成J型、再依次压成C型和O型、后进行扩径），作为比较成熟的生产工艺，在国际上已经广泛应用，目前在我国也均有引进。由于其生产工艺上的差异，必然导致其产成品性能的差异，下面重点从产品的技术指标方面对U0和JCOE勺优缺点进行分析比较。

1 、生产工艺

（1）UOE的生产工艺流程

转炉T精炼T连铸T厚板T钢板上料T焊引弧板T铣边T预

弯边TU成型—O成型T高压水冲洗T干燥T预焊T内焊T外焊T

去除引弧板T焊缝及管端超声探伤TX光检查T钢管扩径T管端焊缝磨平T管端平头T水压试验T焊缝及管端超声探伤T焊缝及管端X光检查T倒棱T管端分层及磁粉探伤T剩磁退磁T工厂检查T称重、测长T喷标记T上保护环T堆放、发货。

（2）JCOE的生产工艺流程

材料复检T真空吊T板探T翻板T刨边T上板T卷曲前半幅钢

板（J成型）T松出T输入后半幅钢板T卷曲后半幅钢板（C成型）T松出T后弯T预焊T焊引（熄）弧板T内焊T清根T外焊T去引

（熄）弧板T超声波检验T机械扩径T水压试验T机械修端T超声波检验T管端环向UT分层检验TX射线检验T成品检验T磁粉检验T称重与测长T外防腐T内防腐T标记T发货。

2、UOE 和JCOE 的生产工艺不同导致的产品差异

从上述两种生产工艺来看，二者在成型前后的工艺基本相同，最大差别在于成型方式上。UOE成型主要由两步完成：U成型和O成型。而JCOE成型部分程序分为6个环节，生产效率大大降低。而由于成型方式的不同，导致了UOE和JCOE在直径、壁厚、外形尺寸、生产效率、屈强比等方面的差异（如下表）。

IJOK和JC（止的对比

2.1 UOE和JCOE产品规格和生产效率的比较

（1）管径和壁厚

JCOE可生产的管径和壁厚范围要大于UOE，这是由两种产线的模具及生产工艺决定的。对于UOE，一套O机模具只能生产一种直径的钢管，且是二道工序完成成型，对成型机组压力要求高，因此UOE可生产的管径和壁厚范围稍小。对于JCOE，钢管成型采取的是折弯机步进方式成型每次弯曲需要的压力要大大减小，因而对机组的动力要求大大减小。因此在同等机组压力的情况下，JCOE可生产的壁厚范围要更大，且一套模具可以生产多种管径的钢管，可生产钢管的管径范围要更大。宝钢的O成型机压力达到72000t ,是世界上压力最大的O成型机组之一，生产的壁厚能达到40mm。从目前国内外的管线钢技术发展来看，高钢级，薄壁厚是管道发展的必然趋势，西气东输二线所用的? 1219钢管是当前最大口径的钢管，UOE的生产能力有足够大的余量，因而目前

宝钢UOE 的管径和壁厚生产范围完全可以满足管线工程的需要。

(2)生产效率和产能

UOE 的生产效率和产能要明显高于JCOE ，UOE 大约为JCOE 的3倍。一条UOE产线每天可生产钢管约6公里，JCOE产线每天只能生产钢管2公里左右。UOE采用U成型和O成型两步即可完成，而JCOE采用步进式弯机，通常要经过2 0多道弯折才能成型，因此生产效率远远低于UOE 。UOE 比较适合生产单一规格，大批量的产品，而JCOE 比较适合生产多规格，小批量的产品。因此对于一些对工期要求较为严格的工程来说，UOE 的高生产效率相比JCOE 有着较大优势。

2.2 UOE 和JCOE 产品性能的差异

UOE 与JCOE 焊管在钢板原材料方面的要求基本一致，因而影响钢管性能的关键在于钢管成型方式和焊缝焊接部分。工艺上的差异使二者在成品管的残余应力、外形尺寸精度、屈强比等方面产生了区别。

(1)残余应力

UOE 和JCOE 的焊缝均采用直缝埋弧焊焊接方式，经过内焊和外焊两道工序完成，焊接工艺上完全一致。但是二者焊接后的残余应力有较大差别。UOE成型是连续变形，在O成型时，对钢管整个圆周进行了压缩(一般压缩量为直径的0.4％~0.5 ％)，使得沿钢管壁厚及圆周方向上的残余应力均匀化，焊接之后，再经过经过扩径工序加工，钢管内的环向拉应力很小，对延长管材的服役寿命十分有利。而且管子待焊的对边距离均匀，可以直接进行焊接操作，焊后管体残余应力较小。JCOE 成型需要多

次弯折，通常需要压十几次以上才能成为O形，成为O形后，仍然存在着各次“折弯”处的转折点；并且在管子待焊的对边开口度较大，一般为150mm~200mm ，需要通过外力，将接口处挤压在一起然后才能进行焊接，因而焊后有较大的残余应力，即使有后期的扩径操作也难以完全消除。

(2)外形尺寸精度

宝钢UOE的O机最大压力可达72000t ,可产生0.43 %的压缩量，数值模拟结果显示外形尺寸可以达到很高的精度。UOE 钢管的内径精度可以通过后期的扩径来实现。通常来说，使用机械扩径可以达到更好的效果，使管道内径均匀一致，从而提高尺寸精度。通常扩径率一般为直径的

0.5%~1.5 %。而JCOE 采用步进法多次弯曲，管道截面形状更接近于多边形，圆度较差，虽然可以通过增加弯折次数的方式使管子截面更加接近圆，然而这必然会导致生产效率的大幅降低。因此UOE 产成品的外形尺寸精度要明显好于JCOE 。

(3)屈强比

屈强比是衡量钢管安全性的一个重要因素，通常来说，钢管的屈强比越低，管道的安全性能越高。在钢管成型过程中产生包辛格现象，导致钢管的屈强比增大，使成品管的抗侧向弯曲能力降低，影响管道的安全性能。对于UOE，在U成型和O成型过程中，U成型的弯曲应变和O成型的周向压缩导致钢管成型后以压缩应变为主。在拉伸试

样压平和拉伸试验过程中，其应力方向恰好与O成型阶段后的应力反向，

产生包辛格效应使管体的屈服强度降低；然而在扩径时产生了加工硬化，弥补了包辛格效应带来的强度损失，最终导致管体的屈强比略高于钢板。当采用JCOE 成型时，钢板没有压缩而是发生了延展，扩径时再次拉伸，因此管体的屈服强度呈上升趋势，造成屈强比上升。在管子的外形尺寸精度、管体残余应力、生产效率、屈强比方面，UOE 有较大优势；而从生产钢管的管径范围、壁厚范围来看，JCOE 有一定优势。

3 UOE 和JCOE 的生产成本分析

(1)UOE和JCOE产线投入成本UOE产线投入费用高，一次性投入成本一般在30 亿元左右，模具与生产产品规格为一一对

应，模具数量多，每套模具价格在500 万元左右。JCOE 产线投入成本相对较低，一次性投入成本约5亿元，一套模具可对应生产多个规格的产品，需要数量少，每套模具的价格在100 万元左右。

(2)UOE和JCOE的成材率、加工费用和产成品价格比较钢管价

格=板材的价格x加工系数+加工费由该式可看出，由于UOE 和

JCOE 选用的板材完全一致，价格

差异主要由加工系数和加工费决定。加工系数取决于加工的成材率，目前UOE 和JCOE 的成材率基本相同，平均都能达到为98 ％左右，加工系数一般取1.02~1.05 。加工费用UOE 要高于JCOE ，目前UOE 管线管每吨的加工费用在1200 －1600 元，比JCOE 管线管的加工费每吨要高

200 －300 元。

4 结论

通过UOE 管线管和JCOE 管线管从生产工艺和生产成本的对比分