1-7 焊接钢管大中直径钢管机组的发展如何？
答：1925年后，美国汽车工业开始加速发展，伴随着持续的石油开采热潮，钢管需求不断扩大。1930年又兴起了天然气开采热潮，使得钢管市场进一步扩大，中大直径钢管开始供不应求。
首先获益的是对接焊管制造商，特别是对接—搭接组合工艺的制造商，其次是无缝钢管制造商。共和国钢铁公司及时推出了世界上第一套406mm（16in）中直径电阻焊管机组，抢占了部分市场。当中直径无缝钢管和电阻焊管生产技术出现后，曾经辉煌了数十年的对接焊管技术逐步退出了历史舞台。
（1）大中直径钢管市场的发展 美国持续的石油天然气开采热潮，使大中直径管线管需求不断增加。受到电阻焊管的冲击，无缝钢管逐步撤出冷拔钢管市场，但总体产量仍不断提高以满足新兴油井管市场。因为当时无论无缝钢管还是电阻焊管，均不能生产直径超过152mm（6in）的中大直径钢管，使得对接焊管成为唯一的中大直径钢管生产方式，从而开创了其黄金时代。
但在对接焊管繁荣景象的背后，用户并不满意。原因之一是对接—搭接组合工艺不适合生产径厚比较大的薄壁钢管，因此，对于要求径厚比较大的管线管用户被迫接受超出需要的厚壁钢管。另一个让人不满意的是对接焊管质量问题难以保证，不能满足不断增加的管线输送压力。
因此，无缝钢管和电阻焊管制造商均开始研发生产中大直径钢管，并迅速各自实现了技术突破，以可靠的质量占领了中大直径钢管市场，结束了对接焊管的黄金年代。
（2）中直径无缝钢管生产技术的发展 当时自动轧管机组是美国无缝钢管的主要生产方式，受穿孔机能力限制，钢管最大外径是150mm。国家钢铁公司秉承其技术创新的传统，在中直径无缝钢管生产技术创新过程中扮演了主要角色。1925年，该公司创造性地提出了二次穿孔工艺，在传统工艺布置中的曼内斯曼穿孔机之后，布置第二台几乎相同的穿孔机，把穿孔变形分配在两台穿孔机上，可生产钢管外径扩展到了406mm。1930年，在二次穿孔工艺的基础上，进一步增加旋转扩径机组，把可生产钢管的外径扩展到710mm。正是这些技术的突破，才使得无缝钢管在管线管市场中占据有利位置，美国无缝钢管产量在1930—1943年飞速增长。美国1935—1960年钢管产量如图1-14所示。
（3）世界首条中直径电焊网管机组 向对焊接管发起挑战的第一家电阻焊管公司是A.O.Smith公司，紧随其后的是共和国钢铁公司以及杨斯顿板管公司。
1927年，A.O.Smith公司建成压力成型钢板，然后进行弧焊的大直径焊管机组。该工艺是目前普遍采用的大直缝埋弧焊管机组的前身，可以很容易地生产大直径薄壁钢管，适合生产大直径管线管，与传统的对接焊管相比，生产成本显著降低。
1929年，共和国钢铁公司在一条对接焊管机组上成功改造出一条178mm（7in）电阻焊管试验机组，同年生产了3218.6km（2000mile）API管线管，把样品发送给当时很多的油气工业客户.获得了实际应用证明。受此鼓舞，共和国钢铁公司分别于1930年和1931年在世界上首次建成了203mm（8in）和406mm（16in）的电阻焊管机组，并迅速投入生产。
图1-14 美国1935—1960年钢管产量(https://www.daowen.com)
1930年，杨斯顿板管公司建成世界上第一条660mm（26in）电阻焊管机组。轧机由Yoder公司提供，焊机则自行开发。为了规避Johnston的电阻焊接专利，采用了同年获批的J.L.Adams研制的感应焊接专利。当时的感应焊接直接导入60Hz工频交流电，采用的是钢管内外组合式感应器。不幸的是这种感应焊机并不成功，最终不得不以巨大的直流焊机替代。尽管当时的直流焊机对于这么大的机组来说很不经济，但因这套机组没有竞争对手，生产一直得以持续。
随着电阻焊管和无缝钢管在大中直径钢管品种上开发的迅速成功，对接—搭接组合焊接钢管王朝迅速瓦解并消亡。
（4）焊管多级频率焊接年代 1935年，正值美国钢管行业蒸蒸日上之时，共和国钢铁公司拥有的Johnston电焊钢管专利宣告失效。此后焊管技术进步层出不穷，不断有新的竞争者介入，俄亥俄州克利夫兰的Yoder公司是其中的佼佼者。到1940年，Yoder公司就已经开发出旋转变压器和低频电阻焊两大技术，其中焊接频率为180～360Hz。正是这两项关键技术，使焊接效率和焊管质量均有了本质性的改进。具有现代的全流程ERW生产工艺技术基本形成，通过采用新技术的这些机组开始生产焊接锅炉管等严苛条件下使用的高端焊管。第二次世界大战之后，焊管机组从Yoder公司和辐深公司开始向全世界推广。
1）专利失效后焊管制造业的壮大。在Johnston专利保护期内，电焊钢管工艺技术由共和国钢铁公司不断改进而趋于成熟，应用范围稳步扩张。许多钢管制造和装备制造企业对之窥视已久，准备专利一旦失效即刻开始进军焊管行业。尽管美国从1929年开始经历了经济大萧条，但钢管行业却呈现增长态势，特别是1935年Johnston专利失效后，焊管制造业开始飞速发展。
Yoder公司是当时最活跃的焊管装备制造商，除此之外还有美国辐深公司、MacKay公司等，原来从事无缝钢管装备制造的Aetna公司也加入焊管装备制造的队伍。
Johnston专利失效后呈现出的相互竞争局面，极大地促进了焊管技术的发展。期间Yoder公司完成了一系列卓有成效的研究探索，甚至建立了一套专门用于研究的试验机组。其中旋转变压器和低频焊接技术的组合是那个时代最伟大的技术进步，也因此开创了焊管技术的新时代。
2）旋转变压器技术。初期的焊机直接把工频电流输入变压器初级，变压器次级通过电刷把工频电流导入电极辊。电刷承受低电压、高电流，非常容易打火损坏，既限制了焊机能力，又带来了令人头痛的维护问题。尽管对电刷结构进行了各种改进，但始终无法本质性地改变电刷打火损坏的问题，焊机效率始终处于45%～50%。
历经多次尝试之后，旋转变压器成为解决该问题的有效方案。首先变压器与电极辊同时旋转，缩短了次级电路，显著降低了功率损耗；其次消除了打火现象，使得大功率焊机设计成为可能。
实际上，旋转变压器方案早在1923年就由Newark钢管公司的E.Snodgrass申请了专利，但不知何种原因却一直没有得到推广。直到1938年后，以Yoder公司为首的设备制造商开始再次争先申请旋转变压器的专利，而恰逢E.Snodgrass专利失效之时，其中Yoder公司和辐深公司的专利均得到了实际应用，对旋转变压器的不断改进一直持续到20世纪60年代后期。图1-15为世界上首台空冷旋转变压器结构示意图。
旋转变压器显著提高了焊机效率，从原来的45%～50%提高到80%～90%，这使得大功率焊机成为可能，从而开拓了中大直径厚壁电阻焊管生产的新领域。
图1-15 世界上首台空冷旋转变压器结构示意图（E.Snodgrass专利）