（ ２） 回火炉温度测量和控制不能及时跟上 生产的变化。回火炉设计原理是煤气在燃烧室 内燃烧， 利用鼓风机将热风经过管道传到炉膛 出料口端， 再利用炉内出料口到进料口的压力 差， 向进料口传导热。这种设计好处是从炉膛 出料口到进料口温度均匀递减， 有利于管子均 匀加热。但是， 测量点设计在燃烧室内， 对于 大批量规模生产， 生产比较稳定， 影响不大。 对于生产批量小， 或生产不正常， 需经常调整 炉内温度时， 就存在从调整燃烧室内的温度到 炉膛内有响应， 有一定的时间差， 在反复调整 中， 炉膛内的温度总是比要求慢半拍， 造成回 火炉温度控制不能及时到位。
６９６
０．８８６ ９
０．２８
６１７
６９７
０．８８４ ８
０．２９
６１５
６９８
０．８８１ ４
０．３０
６２１
７０４
０．８８１ ５
０．３１
６２４
７０７
０．８８２ ４
０．３２
６３１
７１０
０．８８８ ６
Ｃ 含量为 ０．２７％ ～０．３２％， 屈服强度、抗拉强度均 提高了 １４ ＭＰａ， Ｃ 含量在 ０．２７％ ～０．２９％ 之间变 化很小， Ｃ 含量超过 ０．３０％ 后， 相对变化较大。
１ Ｌ８０ 油管力学性能要求
ＡＰＩ ５ＣＴ 规 范 对 Ｌ８０ 钢 级 油 管 要 求 ： 必 须 经过调质处理； 抗拉强度≥ ６５５ ＭＰａ； 屈服强度
５５２ ～６５５ ＭＰａ； ＨＲＣ ≤ ２３。分析 Ｌ８０ 钢级力学 性能要求， 屈服强度允许波动范围很小， 只有 １０３ ＭＰａ， 是 ＡＰＩ ５ＣＴ 其 它 钢 级 屈 服 强 度 范 围 的一半。这么高的要求， 在其它标准中也没有 见过。
９００
３５
６４０
７０
６７１ ６６７ ６６９ ７７１ ７６７ ７６９ ２０．８ ２１．６ ２１．２ ０．８７０
９００
３５
６６０
７０
６１０ ６１６ ６１３ ６９６ ６９８ ６９７ ２２．２ ２２．８ ２２．５ ０．８７９
９００
３５
６８０
７０
５５１ ５５４ ５５２．５ ６４１ ６２８ ６３４．３ ２４．６ ２６．２ ２５．４ ０．８７１
通过对该公司 ２００６ 年 ７ ～１２ 月 Ｌ８０ 油管拉 伸 性 能 数 据 的 统 计 ， 其 屈 服 强 度 中 值 为 ６１６ ＭＰａ， 标准差 ２７．８８ ＭＰａ， 按正态分布概率统计：
（ ｘ－ ｕ） ２
Ｐ（ ａ ＜ ｘ＜ ｂ） ＝ １
"ｂ － ｅ ２σ２ ｄｘ
（ ２）
!２πσ ａ
式中 Ｐ （ ａ ＜ ｘ ＜ ｂ） 为正态分布随机变量 ｘ 落在 区间 （ ａ， ｂ） 内的概率， σ为标准差， ｕ 为正态
ＨＳ０２ 钢属于中碳低合金钢， 影响强度的主 要成分是 Ｃ， 该公司统计了 ２００７ 年 ７～１１ 月 Ｌ８０ 油管拉伸性能和化学成分数据 （ 见表 ２） ， 平均
表 ２ 平均碳含量对平均屈服强度和 平均抗拉强度影响
碳 含 量 ／％
平均屈服 强 度 ／ＭＰａ
平均抗拉 强 度 ／ＭＰａ
屈强比
０．２７
６１７
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｕｎｓｔａｂｌｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｅｒ ｆｏｒ ｍａｎｃｅ ｏｆ Ｏｉｌ Ｔｕｂｅ Ｌ８０
ＳＵＮ Ｙｏｎｇ－ｐｉｎｇ
（ Ｈｅｎｇｙａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ （ Ｇｒｏｕｐ） Ｃｏ．Ｌｔｄ．， Ｈｅｎｇｙａｎｇ ４２１００１， Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ： Ｏｉｌ ｔｕｂｅ Ｌ８０ ｈａｓ ａ ｌｏｗ ｆｉｒｓｔ － ｔｉｍｅ ｑｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， Ｉｔ＇ ｓ ｏｎｌｙ ａｂｏｕｔ ８０％ ｉｎ ２００６， ｃａｕｓｉｎｇ ｒｅｐｅａｔｅｄ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｗａｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒａｃｔｕａｌ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ． Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ， ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｕｎｓｔａｂｌｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｏｉｌ ｔｕｂｅ Ｌ８０， ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｔｅｐ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ： ｏｉｌ ｔｕｂｅ Ｌ８０； ｐｒｏｃｅｓｓ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ； ｙｉｅｌｄ ｒａｔｉｏ
第 ３６ 卷 第 ３ 期 ２００８ 年 ５ 月
金属材料与冶金工程 ＭＥＴ ＡＬ ＭＡＴ ＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＭＥＴ ＡＬＬＵＲＧＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．３ Ｍａｙ ２００８
Ｌ８０ 油管力学性能不稳定原因分析
孙永平
（ 衡阳钢管 （ 集团） 有限公司， 湖南 衡阳 ４２１００１）
表 ４ 标准差为 ２７．８８ ＭＰａ 时， 屈强比 与理论合格率关系
屈服强度 屈服强度 屈强比 屈服强度 理论合
下限／ＭＰａ 上限／ＭＰａ
范围／ＭＰａ 格率／％
５５２
６５５
０．８４３
１０３
９３．４２
５５７
６５５
０．８５
９８
９２．１６
５６３
６５５
０．８６
９２
８９．９
５７０
６５５
０．８７
８５
８７．４
５７６
６５５
０．８８
７９
８４．１４
５８３
６５５
０．８９
７２
８０．３
５９０
６５５
０．９
６６
７５．８
５９６
６５５
０．９１
５９
７１．０８
６０３
６５５
０．９２
５２
６５．２８
４ 具体措施
４．１ 提高工序能力指数 根据前面的分析， 缩小 Ｌ８０ Ｃ 含量允许 波
４０
金属材料与冶金工程
Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．３
动范围， 控制回火温度的波动可提高屈服强度 工序能力指数， 减小屈服强度波动。考虑缩小 Ｃ 含量允许波动范围的经济性， 改 Ｌ８０ 钢 Ｃ 含量 允 许 波 动 范 围 从 原 来 的 ０．０６％ （ ０．２７ ～０．３２％ ） 为 现 在 的 ０．０４％ （ ０．２２ ～０．２５％ ） 。 另 外 ， 对 回火炉进行改造。即在保留燃烧室测温点的
（ ３） 回火炉测温度点太少， 不能反映炉内 的整体情况， 特别是生产批量小， 需经常变更 钢种和回火炉温度时， 由于在进料口端没有测 温点， 容易发生回火温度没有到温就开始进料 的情况， 而影响回火质量。 ３．３ 试验误差的影响
造成试验误差的主要原因有试样加工不标 准， 特别是加工面不平行， 不使用引伸计， 测 量误差等。 ３．４ 屈强比的影响
通过对热处理分厂回火炉的现场监测， 发 现存在如下问题：
（ １） 回火炉炉温不能自动控制。由于设备 原因， 自动调温一直不能用， 必须要人 ２４ ｈ 监 控， 人工调温。在煤气压力不稳， 生产小停等 情况下， 如果人员监控不及时， 造成热处理温 度波动。
２００８ 年第 ３ 期
孙永平： Ｌ８０ 油管力学性能不稳定原因分析
分布的中值， ｘ 为变量。 一次送检合格率应为 ９１．９２％， 但实际只有
８２．４％， 与理论计算相差太远。 通过对 ＡＰＩ ５ＣＴ 的 Ｌ８０ 屈服强度和抗强度关
系的分析， 屈强比只有达到 ０．８４３， 才能保证屈服 强度有 １０３ ＭＰａ 的允许范围， 而对该公司 ２００６ 年 ７ ～１２ 月 Ｌ８０ 油管拉伸性能数据的统计， 平均屈 强比达 ０．８９２， 屈服强度只有控制在 ５８３～６５５ ＭＰａ， 才 能 保 证 抗 拉 强 度 达 到 ６５５ ＭＰａ 以 上 ， 屈 服 强 度范围只有 ７２ ＭＰａ。按公式 （ ２） 计算一次送检 合格率只有 ８０．３％， 所以， 在工序控制能力不变 时， 屈强比的大小对一次送检合格率影响非常 大 （ 见表 ４， 不考虑屈服强度中值的影响） 。
衡 钢 自 生 产 Ｌ８０ 油 管 以 来 ， 拉 伸 性 能 一 次 送 检 合 格 率 一 直 不 高 ， ２００６ 年 只 有 ８０％ 左 右 （ 其它品种钢管屈服强度一次送检合格率一般都 在 ９９％ 以上） ， 不是屈服强度偏高， 就是抗拉强 度偏低， 造成热处理分厂反复进行热处理， 不 但浪费资源， 且直接影响到了合同的清交和生 产安排。
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金属材料与冶金工程
Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．３
附图 ２００６ 年 ７ ～１２ 月 Ｌ８０ 屈服强度正态分布
用工序能力指数计算公式计算：
ＣＰ ＝
Ｔ＝ ６σ
Ｔｕ－ Ｔｌ ６σ
（ １）
式中 Ｔ 为公差， σ为标准差， Ｔｕ 为上偏差， Ｔｌ 为 下偏差。
该 公 司 生 产 Ｌ８０ 油 管 的 工 序 能 力 指 数 严 重
分析认为， 目前 Ｃ 含量允许波动范围 ０．０６％， 对屈服强度波动有一定影响， 控制在 ０．０３％ 范围 内相对与目前执行的热处理工艺， 屈服强度变 化较小， 有利于提高工序控制能力指数。 ３．２ 热处理温度波动的影响
调质工艺对强度的影响主要包括： 淬火温 度、回火温度、淬火保温时间、回火保温时间、 淬火介质， 由于该公司淬火介质为水， 保温时 间由电脑控制， 故主要做了不同淬火温度和回 火温度对强度的影响试验， 结果见表 ３。从表 ３ 可知， 淬火温度对强度影响不大， 回火温度对 强度的影响非常明显， 在 ６２０ ～６８０ ℃ 之间， 平 均每变化 １０ ℃， 强度变化 ２５．５ ＭＰａ， 所以稳定 回火温度对提高强度的稳定性非常重要。
３９
表 ３ 不同淬火温度和回火温度对强度的影响
淬火
回火
屈 服 强 度 ／ＭＰａ
抗 拉 强 度 ／ＭＰａ
伸 长 率 ／％