随着我国“一带一路”政策的逐步实施，中大型、超大型施工项目不断增加，工程机械装备需求井喷式增长。近年来，我国工程机械行业虽然取得了长足进步，但基础薄弱，产品主要集中在中低端市场，在核心技术和关键材料方面落后于国际先进水平。2005年以前，国产的工程机械只有低端的起重机和挖掘机，高技术含量、高附加值、高可靠性、大吨位“三高一大”等高端产品的全球市场占有率非常有限，大型机械均需进口。
2005年，工程机械国产化开始起步。我国工程机械用管材料存在性能偏低、焊接性能差、材料缺陷多、使用寿命短等问题，且不能生产高强高韧、高尺寸稳定性的中大型、超大型工程机械用特殊无缝钢管材料，导致这些高端钢管长期依赖进口，进口钢管周期长、成本高，国之重器受制于人。近年来，以起重机械为代表的工程机械开发逐渐向着大吨位、超大吨位和适用极寒地区的超低温等恶劣环境方向发展。采用超高强度、超高低温冲击韧性和良好焊接性能的钢管不仅可以大幅降低工程机械自重，提高工作效率，而且能保证极寒地区的超低温恶劣环境作业安全。
国外先进钢铁企业如JFE、新日铁住金、SSAB、蒂森克虏伯和VM开发的工程机械用高强钢品种全、质量好，具有高强度、高韧性、高寿命、高可靠性等优点。国内工程机械用高强钢管的开发起步较晚，强度级别和品种质量都与国外存在一定的差距。为了应对当时国内高强度无缝钢管的空缺，满足市场对高品质无缝钢管的需求，实现工程机械用系列无缝钢管的国产化，主要针对高技术含量、高附加值、高可靠性、大吨位“三高一大”等高端产品的全球市场，结合工程机械行业向大承重、安全可靠和轻量化发展的趋势，系统地开展工程机械用无缝钢管及关键技术的研究，主要围绕材料使用工况针对性分析、材料基本成分+特性识别设计、冶炼钢水纯净化控制、连铸低偏析控制、热轧控形控性技术、精密热处理技术、强韧性机理等方面开展系列研究工作，开发不同环境下使用的系列高端工程机械用管产品。
本项目针对高端工程机械用高性能无缝钢管的迫切需求，与用户、质量评价单位和高校联合攻关，围绕不同复杂恶劣使用工况的高端工程机械用管成分设计、洁净钢冶炼技术、高精度轧制技术及高强度钢管焊接工艺等方面开展系统研究。总体思路如图1所示。
基于高洁净钢技术及其经济性研究、成分设计、热处理组织对强韧性和可焊接性的影响机理、热变形、热处理组织调控和应力应变模型建立等基础研究的突破，通过碳当量上限设计+合金元素总量下限设计+窄成分设计、设计高碱度精炼渣+开发精准钙处理模型+优化中间包流场、高精度轧制技术+高强钢管焊接工艺等关键技术的创新，开发出起重机臂架管、旋挖钻杆管、高强油缸用管系列高品质和高性能高端工程机械用无缝钢管，实现高端工程机械用管系列化、高端化、轻量化及低碳绿色智能制造，满足多种恶劣环境的使用工况要求。
该项目针对工程机械不同部件对材料性能的要求，设计开发了高端工程机械用无缝钢管系列产品，在坯料冶炼、钢管轧制、钢管热处理、表面处理等方面形成了系列关键制造技术，充分利用了合金元素、生产工序协同配合的作用，实现了高强度、超高强度工程机械用无缝钢管的系列化、稳定化、低碳绿色智能化生产和制造。在使用环节，针对“三高一大”高端工程机械用管的特殊要求开发了新产品和新工艺，顺利实现了工程机械的轻量化，提升了设备工作载荷和安全性能。主要技术创新点如下：
1、提出“基本要求+特殊要求”的成分设计思路，根据工程机械用钢管服役性能的共性要求，提出了差异化设计成分并严格控制成分范围，得到面向多种严苛工程服役条件的系列钢材成分配方，在严格限制钢种碳当量和低成本的前提下，充分合理地利用合金元素的协同配合作用来实现产品的强韧性指标，解决了强度超过1000MPa后产品韧性低的难题，并实现了高表面质量，率先开发出了最高钢级的1020MPa起重机臂架管产品，顺利通过了第三方机构和用户的各项评定；
2、针对工程机械用管的高性能要求，开发了“成分设计+冶炼连铸+控轧控冷+超快冷淬火+高温回火”的一体化控形控性技术，通过应力场、应变场、温度场等多场协同调控，实现了钢管精确成形和组织协同调控，成功实现了超高强度工程机械用管的高强韧性；
3、针对工程机械用管的高精度尺寸要求，开发了多段式孔型及相应的芯棒速度匹配技术、轧制参数动态自适应调整的高精度轧制技术，提高了外径、壁厚等尺寸精度；创新地设计了超高强度工程机械用管的焊接工艺，能够通过适当的焊材和焊接工艺发挥高强工程机械用管的强度优势，从而实现工程机械的轻量化。采用该产品生产的起重机承重桁架相比同行重量减轻9%，吊装能力提升8%。
本项目开发的工程机械用管已广泛应用于工程机械制造企业的起重机承重桁架、旋挖钻机及液压支架等，客户覆盖了徐工机械、三一重工、中联重科等一大批国内外知名企业，多次获得客户授予的优秀供应商称号。
衡钢起重机臂架管产品实现了全部替代国外同类产品，并实现了轮胎式起重机、履带式起重机和港口起重机三个臂架管市场领域的全辐射。产品应用于超大吨位和北极圈等极寒条件使用的起重机：高强臂架管力挺全球最大吨位1600吨全地面起重机、全球最大吨位4000吨的履带式起重机。
衡钢旋挖钻杆管已向多家知名工程机械公司供货，成功取代了国外产品，结束了旋挖钻杆管完全依赖进口的历史，加快了旋挖钻机行业的国有化进程，有力地支持了旋挖钻机行业的发展和国家基础建设。
衡钢研制的液压油缸管成功应用于郑煤机、中联和三一的液压支架油缸，不仅满足了客户对高强油缸焊接性能的要求，还大大提高了工程零部件的安全性和使用寿命。2017年7月，衡钢生产的S890大口径液压油缸用管应用于郑煤机制造的8.8米全球最高液压支架，成功实现了同类核心部件的国产化。
衡钢开发的工程机械用管客户反映良好，材料的表面质量、尺寸精度、力学性能等方面与进口材料基本相当，确保了使用安全，为用户节省了成本，解决了用户对高端工程机械用管依赖进口的难题。
