國內(nèi)外螺旋縫埋弧焊鋼管制造現(xiàn)狀及發(fā)展方向

廖洪等

摘 要：油氣管線的快速發(fā)展使得螺旋埋弧焊鋼管的應(yīng)用越來越廣泛，截止到目前螺旋埋弧焊鋼管已經(jīng)逐漸成為我國石油天然氣管道建設(shè)不可分割的一部分，具有越來越重要的作用?；诖?，為了更好地把握螺旋埋弧焊鋼管制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和方向，使之更好地為我國的螺旋埋弧焊鋼管制造產(chǎn)業(yè)以及石油天然氣管道建設(shè)服務(wù)，文章對國內(nèi)外螺旋埋弧焊鋼管制造現(xiàn)狀及發(fā)展方向進(jìn)行了研究，指出了螺旋埋弧焊鋼管制造的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)。

關(guān)鍵詞：油氣輸送管線；螺旋縫埋弧焊鋼管；發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國石油天然氣管道建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，特別是蘭成渝成品油管線、澀寧蘭天然氣管線、陜京天然氣管線等管線的不斷完成以及我國西氣東輸工程的不斷建設(shè)和推進(jìn)，有效的促進(jìn)了我國對管道鋼材的研究[1-2]。目前石油天然氣運(yùn)輸鋼管的制造采用的標(biāo)準(zhǔn)是國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T9711.1和GB/T9711.2）以及美國石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（API spec 5L）標(biāo)準(zhǔn)。而對于作為石油天然氣管道重要組成部分的螺旋縫埋弧焊接鋼管的使用和研究已經(jīng)非常廣泛[3]，但是設(shè)備配置和工藝布置很不均衡，距離發(fā)達(dá)國家還有一定的工藝差距。為了對目前的螺旋縫埋弧焊鋼管制造現(xiàn)狀以及國內(nèi)外工藝差距有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)和了解，本文對螺旋埋弧焊鋼管制造技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了梳理分析和總結(jié)，并對螺旋埋弧焊鋼管制造的技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)和方向進(jìn)行了研究。本文的研究對我國螺旋埋弧焊鋼管制造技術(shù)的發(fā)展具有重要的參考價(jià)值。

1.國內(nèi)外螺旋縫埋弧焊鋼管制造現(xiàn)狀

1.1國外螺旋縫埋弧焊鋼管制造狀況分析

從螺旋縫埋弧焊的使用情況來說，目前在世界范圍內(nèi)，在進(jìn)行城市燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)時(shí)大多是采用直縫埋弧焊鋼管，比如日本、美國以及部分歐洲國家，另外，也有一些國家雖然采用的是螺旋縫埋弧焊鋼管，但是在制造工藝及技術(shù)選擇上還是參照直縫埋弧焊管工藝[5]，比如加拿大，他們的螺旋縫埋弧焊鋼管主要具有以下特征：①進(jìn)行機(jī)械擴(kuò)徑消除成型與焊接殘余應(yīng)力；②采用預(yù)焊、精焊、多絲焊接提高了成型與焊接質(zhì)量；③對原料進(jìn)行分層檢查；④采用鋼板而不是帶鋼來避免熱帶的月牙彎。

從螺旋縫埋弧焊的制造工藝方面來講，國外采用的是先進(jìn)的預(yù)精焊。螺旋縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)工藝和技術(shù)，也稱為二步法生產(chǎn)技術(shù)。其主要工藝原理為分離內(nèi)外埋弧焊過程和鋼管成型，確保采用氣體保護(hù)焊對管坯進(jìn)行定位預(yù)焊和鋼管成型同步進(jìn)行，而螺旋成型和氣體保護(hù)焊連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)制造的鋼管滿足一定的長度要求時(shí)進(jìn)行截?cái)嗖僮?，然后在多個(gè)精焊機(jī)組上進(jìn)行內(nèi)外埋弧精焊。目前國外印度、加拿大、希臘、德國等國家都擁有一定數(shù)量的預(yù)精焊機(jī)組，有的比較先進(jìn)。和傳統(tǒng)的加工手段相比，這種螺旋縫埋弧焊鋼管制造技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，它可以更加容易的布置內(nèi)外焊焊機(jī)機(jī)頭的位置，實(shí)現(xiàn)精悍過程的全自動(dòng)控制，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，而且他的成型過程不會(huì)受到焊接的影響。

1.2國內(nèi)螺旋縫埋弧焊鋼管制造狀況分析

在我國，螺旋縫埋弧焊多采用傳統(tǒng)工藝手段進(jìn)行制造，也即是常說的一步法制造工藝，對于預(yù)、精焊技術(shù)的研究還主要出于試驗(yàn)階段，雖然在進(jìn)行西氣東輸一線、二線工程的建設(shè)時(shí)大量采用了螺旋縫埋弧焊鋼管，但是這些鋼管的生產(chǎn)工藝都是采用的傳統(tǒng)技術(shù)，也一直沒有使用機(jī)械擴(kuò)徑工序，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量相對來說不算太高。目前，我國在螺旋焊管在管線總長度上的用量已經(jīng)超過了70%，但是這種傳統(tǒng)的制造工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國際先進(jìn)水平。特別是在制造技術(shù)、設(shè)備配置、工藝布置等方面能夠滿足高質(zhì)量油氣運(yùn)輸?shù)膹S家還相對較少。目前國內(nèi)在預(yù)精焊技術(shù)方面還存在一定的問題：①生產(chǎn)效率達(dá)不到國外水平。我國的預(yù)精焊技術(shù)在焊劑添加、進(jìn)出管、焊接前跟蹤調(diào)整等輔助過程中花費(fèi)的時(shí)間過長，降低了該技術(shù)的應(yīng)用效率；②焊接力學(xué)性能達(dá)不到預(yù)期。我國在應(yīng)用預(yù)精焊技術(shù)時(shí)，在螺旋縫埋弧焊鋼管焊縫的抗拉強(qiáng)度方面以及焊縫熱影響區(qū)的沖擊功等力學(xué)性能和傳統(tǒng)工藝相比沒有得到應(yīng)有的改善；③焊縫形貌控制質(zhì)量不高，焊縫凹槽明顯。

2.螺旋縫埋弧焊鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

目前螺旋縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)所采用的標(biāo)準(zhǔn)也是多種多樣，總的來說主要有GB/T 9711.1-1997《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件 第1部分：A級(jí)鋼管》、GB3091-2008《低壓流體輸送用焊接鋼管》、SY/T5040-2000《樁用螺旋焊縫鋼管》、SY/T5037-2000《低壓流體輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼管》、CJ/T3022-1993 《城鎮(zhèn)供熱用螺旋縫埋弧焊鋼管》等幾種類型。本文對此進(jìn)行了匯總分析，具體如下表1所示。

3.螺旋縫埋弧焊鋼管制造技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)及方向

未來幾年內(nèi)，隨著我國油氣管道建設(shè)的加長，我國對于高壓大直徑大型管道的需求量會(huì)逐漸增加，因?yàn)榇笾睆接蜌廨斔凸艿赖慕ㄔO(shè)能夠減少站數(shù)、增大站間距、增加輸送量、提高管道工作壓力、成本降低。這就給螺旋縫埋弧焊鋼管的制造和生產(chǎn)提供了廣闊的市場前景。因此，國內(nèi)外將會(huì)在預(yù)精焊工藝方面進(jìn)行更深入的研究和分析。未來的發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究方向主要包含以下幾個(gè)方面：①鋼帶銑邊。②高速成型及預(yù)焊。③精焊引弧。④精焊跟蹤。

4.結(jié)束語

文章通過對螺旋縫埋弧焊鋼管在國內(nèi)外的使用情況以及制造工藝的分析，指出了目前我國在螺旋縫埋弧焊鋼管的使用和制造工藝方面和國外發(fā)達(dá)國家還存在一定的差距，今后我國需要在鋼帶銑邊、高速成型及預(yù)焊、精焊引弧、精焊跟蹤等幾個(gè)方面加強(qiáng)研究，以便盡快提高我國螺旋縫埋弧焊鋼管制造的工藝水平。

參考文獻(xiàn)：

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[2]周德敏，蔡守翔，何仁洋等.管道完整性管理技術(shù)在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫€中的應(yīng)用[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2007（6）：18-20.

[3]張洪林，朱丹，李占輝. 西氣東輸工程使用國產(chǎn)螺旋縫埋弧焊鋼管可行性分析[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2001，12（3）：9-11.