第三代管線鋼的焊接性能研討

撰文/代志健

■255082 山東勝利鋼管有限公司 山東 淄博

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第三代管線鋼的焊接性能研討

撰文/代志健

■255082 山東勝利鋼管有限公司 山東 淄博

本文圍繞螺旋管制作、螺旋管的制作特性、以及和傳統(tǒng)的焊接技術(shù)進(jìn)行比較三方面對(duì)第三代的線鋼焊接性能進(jìn)行探討。管線鋼制作；特性；性能探討

螺旋焊管制作及螺旋焊管技術(shù)特性

a設(shè)備

螺旋焊管的主機(jī)是由英國(guó)WILSON BYAND公司制造的BYAND-2000型制管機(jī)組，它的機(jī)組屬性為分段組裝式，螺旋焊接的管道運(yùn)輸方式靈活多半可以整體運(yùn)輸也可以分為四個(gè)部分單體運(yùn)輸。它的組成部分有主驅(qū)動(dòng)主減速、等離式切割機(jī)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等具有高效率特性。

b防腐

螺旋管的防腐要求相較于國(guó)內(nèi)其它項(xiàng)目有較高的優(yōu)越性，國(guó)內(nèi)的一般管道的管內(nèi)防腐大都是用水泥砂漿，而螺旋管道采用的是無毒環(huán)氧涂料，它的厚度非常薄僅只有0.4mm。對(duì)管道外層的防腐土層的電火花實(shí)驗(yàn)所需要的電壓為10千伏，而國(guó)內(nèi)的大部分項(xiàng)目所需要的電壓最高都不超過5千伏。

螺旋焊管與傳統(tǒng)直縫焊管技術(shù)特性比較

a材料的冶金性能

傳統(tǒng)的直縫埋弧焊管制作的原材料是鋼板，螺旋焊管是由具有相當(dāng)多優(yōu)點(diǎn)的熱軋卷板生產(chǎn)。熱軋卷板的優(yōu)越性在于，為了加速降溫可在管道的運(yùn)輸臺(tái)上設(shè)置水冷卻系統(tǒng)，以往為了達(dá)到特殊的強(qiáng)度等級(jí)和低溫韌性需要的材質(zhì)需要含有較高的合金成份，成本昂貴。而現(xiàn)在有了水冷卻系統(tǒng)使用低合金成份也可以達(dá)到相同的標(biāo)準(zhǔn)并且同時(shí)提高了鋼材的可焊性這是鋼板生產(chǎn)所不具有的。更需要強(qiáng)調(diào)的是，螺旋焊管的卷板軋制方向與鋼管軸線方向不是成90度角，而直縫鋼板是與鋼管軸線方向是垂直的。因此落線焊管相較于直縫鋼管抗裂性能更優(yōu)。

b焊接工藝

從焊接工藝的角度看，螺旋焊管與直縫鋼管的焊接方法沒有差別，但是直縫鋼管焊接產(chǎn)生裂紋的可能性非常大，因?yàn)橹笨p焊管焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生丁字裂縫且它是無法避免的，增加了焊接缺陷的可能。而且丁字焊縫處焊接后的殘余應(yīng)力相當(dāng)大進(jìn)一步增加了管道產(chǎn)生裂紋的概率。根據(jù)焊接工藝相關(guān)規(guī)定，鋼管的每條焊縫都應(yīng)具備兩大特征引弧處和息弧處，直縫鋼管在焊接時(shí)達(dá)不到這個(gè)要求，所以在息弧處就會(huì)有很多的裂紋。

c強(qiáng)度特點(diǎn)

螺旋焊管與直縫鋼管處于同一工作壓力下時(shí)，相同的管徑的兩關(guān)前者相比較后者而言可減小焊管壁的厚度。從中我們可知，第一在遇到爆破意外事故時(shí)，由于螺旋管的焊縫所受正應(yīng)力與合成應(yīng)力較小，而焊縫一般不是爆破的發(fā)生地，所以螺旋焊管的安全性高于直縫焊管。第二、螺旋焊縫的應(yīng)力小，在遇到與焊縫平行的缺陷時(shí)，向外延伸的危險(xiǎn)性是低于直縫焊管。

d韌性和疲勞強(qiáng)度

大口徑、高強(qiáng)度是現(xiàn)在社會(huì)管道的發(fā)展目標(biāo)，由于對(duì)強(qiáng)度要求的提高，韌性斷裂的現(xiàn)象也隨之產(chǎn)生。但國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)已經(jīng)證明出，螺旋焊管較比直縫焊管具有較高的沖擊韌性性能。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)得出，螺旋焊管的疲勞強(qiáng)度與無縫管疲勞強(qiáng)度可以相提并論，實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)也表明疲勞強(qiáng)度也比一般的埋弧直縫焊管高。

e現(xiàn)場(chǎng)可焊性

安裝過程中，鋼管生產(chǎn)的不間斷性和外形幾何尺寸保持一致性相當(dāng)重要，螺旋焊管滿足這一要求，它的生產(chǎn)基本是在同一工況穩(wěn)定的連續(xù)流程條件下進(jìn)行的，而直縫焊管的制作流程是分段進(jìn)行，包含多段工序。穩(wěn)定的生產(chǎn)工況是焊接質(zhì)量的前提條件，螺旋管縫相比直縫焊管管型規(guī)整、管縫均勻，為焊接組對(duì)的精度提供了保障。

f生產(chǎn)與管理

一臺(tái)螺旋焊管機(jī)組的產(chǎn)品生產(chǎn)效率時(shí)一臺(tái)直縫焊管的5到8倍，且采用多臺(tái)直縫卷管機(jī)組焊接時(shí)，對(duì)操作人員的操作技能、相關(guān)的質(zhì)量要求、檢查驗(yàn)收、生產(chǎn)管理等都增大了難度，導(dǎo)致管理和協(xié)調(diào)上的混亂，產(chǎn)品質(zhì)量低下。

g質(zhì)量保證

螺旋焊管嚴(yán)格的檢驗(yàn)項(xiàng)目保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，檢驗(yàn)項(xiàng)目小到鋼管外徑、鋼管厚度、鋼管彎曲度、管端垂直度等，靜水壓檢驗(yàn)、酸蝕檢驗(yàn)、無損檢驗(yàn)等項(xiàng)目檢驗(yàn)自是不用說，而直縫鋼管沒有嚴(yán)格的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。螺線管機(jī)組采用的是連續(xù)檢驗(yàn)的方式，該方法能監(jiān)控焊接的缺陷、保證焊接的質(zhì)量這是它優(yōu)于直縫鋼管的一大重要特征，而直縫鋼管很難實(shí)施連續(xù)檢驗(yàn)，使得生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量很難得到保證，降低了將來管線運(yùn)行的整體工作的可靠性。

h生產(chǎn)資質(zhì)

螺旋焊管生產(chǎn)廠家擁有國(guó)家頒發(fā)的生產(chǎn)許可證對(duì)生產(chǎn)手段、檢驗(yàn)設(shè)備等都有嚴(yán)格的規(guī)定，得到了國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)定，使得其具有完善的質(zhì)量保證體系。而直縫焊管廠家不具有生產(chǎn)許可證，使其可靠性降低。

總結(jié)

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得管線的承載壓力是逐漸增加的，管線的使用條件也越來越嚴(yán)苛。為了螺旋管的可持續(xù)發(fā)展，生產(chǎn)廠家要以增加直徑大厚度的大的壁管增強(qiáng)耐壓能力、設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的鋼管提高鋼管強(qiáng)度、開發(fā)新的鋼管種類、大力發(fā)展涂層管以增強(qiáng)耐腐蝕等性能為目標(biāo)，只有不斷創(chuàng)新發(fā)展才會(huì)在同類行業(yè)中占得一席之地。

參考：

［1］王銳，郭瑞杰.管道自動(dòng)環(huán)焊技術(shù)的發(fā)展［J］.電焊機(jī)，2011.

［2］徐鋒，李利巍，徐進(jìn)橋等.高級(jí)別耐酸管線鋼的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.鋼鐵研究，2014.