關(guān)于直縫埋弧焊鋼管的成形方式及選擇研究

程靜

摘要：本文將圍繞直縫埋弧焊鋼管的成形方式及選擇條件進(jìn)行分析討論，進(jìn)一步明確不同成形工藝存在的優(yōu)缺點，加強(qiáng)彼此之間的性能比較，找出效果最佳的成形方法，以此保障直縫埋弧焊鋼管的應(yīng)用質(zhì)量，使其保持良好的穩(wěn)定性和抗壓度，不會輕易發(fā)生管徑變形或表面破損等不良狀況。

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù);管道材料;成形工藝

引言：直縫埋弧焊鋼管的性能優(yōu)良、適用性較強(qiáng)，不僅能夠應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、流體輸送等領(lǐng)域，還能有效替代傳統(tǒng)的螺旋埋弧焊鋼管，在長輸管道中發(fā)揮承載、運輸作用。為了確保直縫埋弧焊鋼管的成形方式與選擇更具有針對性和方向性，首先要對其具有的優(yōu)勢與特點進(jìn)行深入分析。

一、直縫埋弧焊鋼管分析

直縫埋弧焊鋼管之所以能夠有效替代傳統(tǒng)的直縫電阻焊鋼管以及螺旋埋弧焊鋼管，是因為其在設(shè)計過程中彌補(bǔ)了以往設(shè)計方法中存在的不足之處，進(jìn)一步拓寬了管徑上限，使結(jié)構(gòu)構(gòu)造更符合工藝生產(chǎn)的實際需求，比如：高頻直縫電阻焊鋼管的管徑較小，通常保持在406MM以內(nèi)，無法滿足大口徑管道建設(shè)的應(yīng)用需要，而螺旋埋弧焊鋼管雖然口徑相對較高，甚至管口直徑能夠達(dá)到1200MM，但由于其本身制備方式相對復(fù)雜、性價比較低，因此在長輸管道中的占比正不斷下降，被成形方式更加便捷、性能更加優(yōu)越的直縫埋弧焊鋼管所替代。而直縫埋弧焊鋼管之所以能夠在長輸管道中得到大范圍應(yīng)用的原因在于：一，精簡了生產(chǎn)工序，消除了拆卷環(huán)節(jié)，以此降低原材料壓坑、劃傷等現(xiàn)象的產(chǎn)生;二，管徑周長與開縫狀況更容易得到控制，能夠有效保障焊接質(zhì)量;三，為了適應(yīng)高徑口要求進(jìn)行擴(kuò)管工作后，可以全面消除作用在鋼管上的應(yīng)力;四，由于直縫埋弧焊鋼管采用的是直線焊縫的方法，因此焊縫長度較短，不容易在使用過程中受震動影響產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷;五，在完成擴(kuò)徑操作后，鋼管的尺寸精度能夠得到一定程度的提升，不僅方便現(xiàn)場焊接工作的開展，還能有效降低材料規(guī)格不達(dá)標(biāo)的狀況，減少風(fēng)險隱患的產(chǎn)生;六，由于焊接縫為直線形式，能夠確保防腐涂料的涂抹均勻。

二、直縫埋弧焊鋼管的成形方式及選擇的深入探究

（一）成形方式

1.UOE法

UOE成形方法主要依靠五條三絲內(nèi)焊裝置與四條三絲外焊器械來實現(xiàn)焊接工作，能夠根據(jù)用戶的實際需求進(jìn)行管徑的適當(dāng)調(diào)整與水壓的擴(kuò)徑處理，從而達(dá)到優(yōu)化尺寸精度的目的。其主要成型工藝流程主要分為預(yù)彎邊、壓力機(jī)成型與應(yīng)力消除三部分，在實際應(yīng)用時要注意該成型機(jī)組的體積相對龐大，造價金額較高，并且相應(yīng)配套設(shè)施眾多，需要搭配多套鋼管焊機(jī)才能保證成形效率的最大化提升。雖然UOE法的成本支出占比較大，但生產(chǎn)效率卻遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的CFE法與HME法，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計可知，UOE鋼管機(jī)組每年的生產(chǎn)值可達(dá)300000噸，最高值為10*104噸。同時為了消除因需要滿足不同直徑鋼管而頻繁更換成型磨具、更換產(chǎn)品型號時產(chǎn)生的管道應(yīng)力，需要在使用鋼管機(jī)組時搭配擴(kuò)徑機(jī)。當(dāng)前UOE工藝技術(shù)發(fā)展相對成熟，大部分企業(yè)已實現(xiàn)了自動化應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)自身經(jīng)濟(jì)效益的增長。但由于該方法所使用的設(shè)備機(jī)組數(shù)量眾多，成本支出相對較高，因此只適用于進(jìn)行大批量生產(chǎn)的加工環(huán)境。

2.RBE法

RBE法又叫輥壓彎曲成形法，其產(chǎn)生原因是由于許多企業(yè)難以承受UOE機(jī)組過高的投資金額，因此選擇在以往的RB技術(shù)上進(jìn)行改良與升級，實現(xiàn)彎曲、擴(kuò)徑等工藝流程的全面優(yōu)化。RBE技術(shù)不僅能夠確保制成的鋼管與UOE機(jī)組生產(chǎn)的鋼管具有幾乎一致的應(yīng)用質(zhì)量與使用性能，還進(jìn)一步擴(kuò)展了產(chǎn)品的適用性，即使在批量較少的生產(chǎn)環(huán)境中也能得到有效應(yīng)用。其主要制管過程可細(xì)分為：一，利用三輥成形機(jī)對鋼板進(jìn)行輥壓處理，形成符合生產(chǎn)要求的鋼管口徑;二，彎曲鋼管的邊緣部分;三，在更換產(chǎn)品規(guī)格時，要及時替換芯輥以此確保應(yīng)力的均勻分布。雖然RBE成形設(shè)備地投資金額較小，能夠保證一套芯輥完成不同類型的產(chǎn)品生產(chǎn)，但由于鋼管管徑與厚度受芯輥強(qiáng)度影響較大，難以實現(xiàn)大規(guī)模的批量化生產(chǎn)，因此在制造過程中存在一定的局限性。

3.JCOE法

JCOE法的工藝原理即是將鋼板依次壓成J形、C形、O形，之后對鋼板進(jìn)行擴(kuò)徑處理，得到符合應(yīng)用要求的鋼管。JCOE成形法的來源同樣來自UOE工藝，通過參考其制備原理將原本的工藝流程進(jìn)行合理拆解，實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備分步投入，以此降低設(shè)備投資金額，提升方法的適用性。雖然該方法生成的鋼管與UOE制造的鋼管質(zhì)量相同，但由于沒有將設(shè)備一次性投入使用因此產(chǎn)量會發(fā)生一定幅度的下滑[1]。

4.成形方式性能比較

以我國某鋼管廠的生產(chǎn)案例作為分析對象，深入了解三種成形方式在綜合性能上的差異性。UOE成形的制管原料為定尺鋼板、鋼管外徑為4060MM、管壁厚度6.4MM、鋼管長度65M、材料等級為APIX70、機(jī)組生產(chǎn)能力可達(dá)30×107噸、模具數(shù)量較多，價格相對高昂、更壞周期為兩天、總投資金額為10×1010元。RBE成形的制管原料為定尺鋼板、鋼管外徑為5051MM、管壁厚度6.4MM、鋼管長度305M、材料等級為APIX70、機(jī)組生產(chǎn)能力可達(dá)820×104噸、模具數(shù)量較少，價格適中、更壞周期為兩小時、總投資金額為2.5×108元。JCOE成形的制管原料為定尺鋼板、鋼管外徑為4060MM、管壁厚度6.4MM、鋼管長度312M、材料等級為APIX70、機(jī)組生產(chǎn)能力可達(dá)2000×104噸、模具數(shù)量較少，價格相對低廉、更壞周期為兩小時、總投資金額為24×108元。由此可看出，JCOE工藝技術(shù)是當(dāng)前性價比最高、發(fā)展前景良好的成形方式，能夠以最小的投資金額獲取性能最優(yōu)良的工藝設(shè)備，且能夠有效保障產(chǎn)品質(zhì)量，并切實滿足長輸管道的建設(shè)需求。

（二）選擇要求

直縫埋弧焊鋼管的適用條件具體可分為以下五點：一，部分用戶的用氣量并不均勻，管道壓力波動幅度較大，因此對鋼管的承受應(yīng)力要求較高，若管材本身存在結(jié)構(gòu)缺陷，會在高頻率震蕩的環(huán)境下使交變應(yīng)力逐漸擴(kuò)散，造成焊縫進(jìn)一步破裂，影響管道的安全性，對于此類狀況則可使用直縫埋弧焊鋼管，由于其本身只有一條焊縫，能夠有效降低管道壓力波動對其造成的干擾，保障管道運營質(zhì)量;二，適用于地震區(qū)域，該地段的地質(zhì)活動較為激烈，經(jīng)常會對管道施加縱向或軸向的應(yīng)力，影響焊接縫的穩(wěn)定性，因此需要借由直縫埋弧焊鋼管的高穩(wěn)固性特點應(yīng)對此類狀況;三，直縫埋弧焊鋼管的緊密度良好，能夠保證防腐材料的均勻吐蕃，具有良好的抗腐蝕性、抗氧化性，因此能夠安裝在對防腐要求較高的環(huán)境中;四，若工程類型屬于穿跨越類型，同樣應(yīng)使用直縫埋弧焊鋼管，因為此類工程的維護(hù)難度較高，管理工作難以做到全過程覆蓋，為此需要盡可能保證鋼管的高性能、高強(qiáng)度、高剛度，能夠保持長時間使用，無需進(jìn)行頻繁更換，并具有較高的使用壽命，從而減少維護(hù)、保養(yǎng)的必要性;五，管道質(zhì)量相對薄弱的環(huán)節(jié)，容易受方向改變的影響導(dǎo)致管材內(nèi)部承受的內(nèi)外力差值較高，無法有效消除直管段存在的應(yīng)力，此時，則需要用直縫埋弧焊鋼管替代相應(yīng)部分的管道，利用其綜合性能良好的優(yōu)勢彌補(bǔ)管道薄弱環(huán)節(jié)存在的不足之處[2]。

結(jié)論：綜上所述，通過對直縫埋弧焊鋼管的優(yōu)點進(jìn)行分析討論，提出UOE法、RBE法、JCOE法等直縫埋弧焊鋼管的成形方式，并進(jìn)一步闡述鋼管的選擇要求，從而為相關(guān)企業(yè)提供參考信息，幫助設(shè)計人員根據(jù)實際工程情況挑選適合的成形方式與鋼管型號，以此保證直縫埋弧焊鋼管的性能、作用得到最大化發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣浩澤，李為衛(wèi)，謝萍.天然氣管道用埋弧焊鋼管焊縫無損檢測對標(biāo)分析[J].焊管，2019，41（10）：55-59.

[2]黃磊，趙新偉，李記科.西氣東輸三線管道工程用埋弧焊鋼管焊縫自動超聲波檢測對比試塊的合理性分析[J].無損檢測，2020，36（02）：36-41.