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    螺旋焊管

    作者: 來源: 日期:2017/4/12 13:40:39

    螺旋焊管

    螺旋焊管:是將低碳碳素結構鋼或低合金結構鋼鋼帶按一定的螺旋線的角度(叫成型角)卷成管坯,然后將管縫焊接起來制成,它可以用較窄的帶鋼生產大直徑的鋼管。螺旋焊管主要用于石油、天然氣的輸送管線,其規格用外徑*壁厚表示。螺旋焊管有單面焊的和雙面焊的,焊管應保證水壓試驗、焊縫的抗拉強度和冷彎性能要符合規定。
    螺旋焊管制作及螺旋焊管技術特性
      1、制作方案
      在成都租用土地,建立工廠,將設備搬遷至成都工廠制作。
      2、設備
      主機:英國WILSON BYAND公司制造的BYAND-2000型制管機組,該機組屬分段組裝式,總重量約130噸,可拆分為四個主要部分而進行單體運輸,適宜于在現場布置設備、現場生產、現場供應鋼管。機組總體性能參數如下:
      鋼管規格 最小Φ400×5.0mm,最大Φ3048×25.4mm
      制管長度 一般為6~30m,最長達80m
      原料板寬 最小700mm,最大2000mm
      鋼卷重量 最大40噸
      材料等級最高達API 5L×65
      內外及時對接焊機 LINCOLN DC-1500
      主驅動主減速器 DAVID BROWN RADICON
      等離式切割機 LINCOLN PRO-CUT 125
      液壓系統 VICKERS、DENISON
      電控系統 SIEMENS、ABB
      3工藝流程
      開卷——上卷——校平——對接焊——銑邊——成型——內焊——外焊——切管——破口——后續焊——水壓試驗
      4. 檢驗工藝
      原材料檢驗——校平檢驗——對接焊檢驗——成型檢驗——內焊檢驗——外焊檢驗——切管檢驗——超聲波檢驗——坡口檢驗——外形尺寸檢驗——X射線檢驗——水壓試驗——最終檢驗
      5.防腐
      ·國內內防腐材料一般采用水泥砂漿,也有的采用無毒環氧涂料(厚度0.4mm)。
      ·國內外防腐涂層電火花試驗電壓一般為3000伏,最高不超過5000伏,技術含量高的采用10千伏。
      要達到較好的防腐效果,需要注意一下兩點:
      ·嚴格打砂工作程序以保證除銹質量,并在1小時內完成內外底漆的噴涂,這是保證防腐質量的根本。
      ·在制定防腐工藝時需要特別要求玻璃絲布首先浸透環氧煤瀝青涂劑,半機械滾纏,并對玻璃絲布由人工用滾筒推平的方法操作,以保證外涂層的均勻細密。
      ·內外防腐的管子,放在露天堆場達4個月檢驗,內涂層沒有黃色麻點等不良現象,外防腐層電火花試驗仍可達10千伏的要求。
      6.螺旋焊管與直縫焊管技術特性比較
      把螺旋焊管與直縫焊管技術特性做一個簡單的比較:
      ·材料的冶金性能
      直縫埋弧焊管是用鋼板生產的,而螺旋焊管是用熱軋卷板生產的。熱軋帶鋼機組軋制工藝具有一系列的優點,具有獲得生產優質管線鋼的冶金工藝能力。例如,在輸出臺架上裝有水冷卻系統以加速冷卻,這就允許使用低合金成分來達到特殊的強度等級和低溫韌性,從而改進鋼材的可焊性。但這一系統在鋼板生產廠基本沒有。卷板的合金含量(碳當量)往往低于相似等級的鋼板,這也提高了螺旋焊管的可焊性。
      更需要說明的是,由于螺旋焊管的卷板軋制方向不是垂直鋼管軸線方向(其夾解取決于鋼管的螺旋角),而直縫鋼管的鋼板軋制方向垂直于鋼管軸線方向,因而,螺旋焊管材料的抗裂性能優于直縫鋼管。
      ·焊接工藝
      從焊接工藝而言,螺旋焊管與直縫鋼管的焊接方法一致,但直縫焊管不可避免地會有很多的丁字焊縫,因此存在焊接缺陷的機率也大大提高,而且丁字焊縫處的焊接殘余應力較大,焊縫金屬往往處于三向應力狀態,增加了產生裂紋的可能性。
      而且,根據埋弧焊的工藝規定,每條焊縫均應有引弧處和熄弧處,但每根直縫焊管在焊接環縫時,無法達到該條件,由此在熄弧處可能有較多的焊接缺陷。
      ·強度特點
      管子在承受內壓時,通常在管壁上產生兩種主要應力,即徑向應力δY和軸向應力δX。焊縫處合成應力δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2,其中,α為螺旋焊管焊縫的螺旋角。
      螺旋焊管焊縫的螺旋角一般為50-75度,因此螺旋焊縫處合成應力是直縫焊管主應力的60-85%。在相同工作壓力下,同一管徑的螺旋焊管比直縫焊管壁厚可減小。
      根據以上特點可知:
      A螺旋焊管發生爆破時,由于焊縫所受正應力與合成應力比較小,爆破口一般不會起源于螺旋焊縫處,其安全性比直縫焊管高。
      B.當螺旋焊縫附近存在與之相平行的缺陷時,由于螺旋焊縫受力較小,故其擴展的危險性不如直焊縫大。
      C.由于徑向應力是存在于鋼管上的最大應力,所以焊縫處于垂直應力這一方向時承受最大載荷。即直縫承受的載荷最大,環向焊縫承受的載荷最小,螺旋縫介于二者之間。
      ·靜壓爆破強度
      經有關對比試驗,驗證了螺旋焊管與直縫焊管的屈服壓力與爆破壓力實測值和理論值基本吻合,偏差接近。但無論是屈服壓力還是爆破壓力,螺旋焊管均低于直縫焊管。爆破試驗還顯示出螺旋焊管爆破口的環向變形率明顯大于直縫焊管。由此證實,螺旋焊管的塑性變形能力優于直縫焊管,爆破口一般只局限于一個螺距內,這是螺旋焊縫對裂口的擴展起了有力的約束作用所致。
      ·韌性和疲勞強度
      管道發展的趨勢是大口徑、高強度。隨著鋼管直徑的加大、所用鋼級的提高,產生韌性斷裂尖穩擴展的趨勢越大。根據美國有關研究機構的試驗表明,螺旋焊管與直縫焊管雖然同為一個級別,但螺旋焊管具有較高的沖擊韌性。
      輸送管線由于輸量的變化,在實際操作過程中,鋼管是承受隨機交變載荷的作用。了解鋼管的低循環疲勞強度,對判斷管線的使用壽命具有重要的意義。
      按測定結果,螺旋焊管的疲勞強度與無縫管和電阻焊管相同,試驗的數據與無縫管和電阻管分布在同一區內,而比一般的埋弧直縫焊管要高。
      ·現場可焊性
      現場的可焊性主要是由鋼管的材質和端口配合尺寸公差決定的。
      考慮到鋼管安裝施工的要求,鋼管加工生產的連續性的和外形幾何尺寸的一致性尤為重要。
      螺旋焊管的生產是基本上在同一工況條件下穩定的連續流程:而直縫焊管制作工序是分段的,包括整板/壓頭/預卷/點焊/焊接/精整/組對等多道工序過程。這是螺旋焊管生產區別于直縫焊管生產的重要特征。
      穩定的生產工況非常便于焊接質量的控制和幾何尺寸的保證。由于螺旋焊管管型規整、焊縫均勻分布,相對于直縫焊管,螺旋鋼管有非常好的管口橢圓度和端面垂直度,保證了現場鋼管焊接組對時的組對精度。
      ·對輸送介質流動特性的影響
      輸送管線中的壓降和管子的長度、流體粘滯系數、流體速度、流體阻力系數都成正比,而和管子的內徑成反比。而流體阻力系數既與雷諾數有關,又與管子內壁表面的粗糙度有關。經測定,管子內壁表面的粗糙度所起的影響要比局部隆起的面積(如螺旋形的焊縫或縱長的焊縫、甚至包括內環形焊縫)所起的影響大十倍。
      ·生產與管理
      螺旋焊縫鋼管的生產能體現出優質高效的優勢。一臺螺旋焊管機組的生產量相當于5-8臺直縫焊管設備,如何使多臺卷管設備生產線都能夠達到同一制作標準,即按統一的生產工藝規范和質量保證體系生產以滿足焊接質量要求與管道制造等級將是一項繁重的工作。
      多頭生產勢比增加工程管理與質量監督的工程量。多臺直縫卷管機組及相應的焊接設備,其操作人員的操作技能、質量意識、分布的點和控制程序的差異將帶來生產管理、計劃進度、檢查驗收、交付協調等方面的諸多困難,極易造成管理與協調上的忙亂和生產廠家與施工單位的質量推諉。
      ·質量保證
      按照螺旋焊管生產標準的規定,螺旋焊縫鋼管的主要檢驗/控制項目包括:
      外形尺寸:鋼管外徑、壁厚、橢圓度、彎曲度、管端垂直度、
      長度外觀質量:焊縫余高、錯邊、鋼管表面、分層、夾雜、焊縫缺陷判定
      化學成分
      焊接接頭拉伸試驗
      靜水壓試驗
      酸蝕檢驗
      無損檢驗
      而直縫焊管沒有相應的生產標準。
      一般螺旋焊管機組均采用在線連續檢驗方式來保證焊縫的的焊接質量,這是螺旋焊管生產區別于直縫焊管生產的另一重要特征。連續檢驗有利于焊接缺陷的監控、焊接質量的穩定、焊接等級的保證。
      由于生產工藝的限制,直縫焊管極難實現連續不間斷檢驗。這將使焊接隱患與質量問題的出現機率增加,甚至影響將來管線運行的整體工作可靠性。
      ·生產資質
      螺旋焊管生產廠家應持有國家頒發的工業產品生產許可證。許可證制度要求螺旋焊管的生產廠家首先應通過國家認定的權威檢定機構的審查考核,具備相應的生產手段、檢驗設備,質量保證體系運行良好有效,產品應符合國家標準的等級和質量規范的要求,經國家工業產品生產許可證辦公室確認后發證。所以螺旋焊管生產廠家均有較為完善的質量保證體系和質量控制的運作程序。
      而直縫焊管生產廠家沒有工業產品生產許可證的要求。
      ·價格分析
      由于熱軋卷板的材質技術性能和生產技術工藝要求較高,故一方面國內符合標準的生產廠家比鋼板生產廠家要少,另一方面其生產工藝和品質等級決定其市場價位亦高于熱軋鋼板。這是螺旋焊管的市場售價高于直縫焊管的主要原因。對于鋼管銷售價格的組成,材料價格是主導甚至是決定性因素。
      認真考察螺旋焊管與直縫焊管的價格差異,螺旋焊管的價位略高于直縫焊管是由于生產主材的價格差異所致。然而鋼管制作僅只是項目工程的一部份,若考慮到工程整體質量、項目綜合造價等因素,螺旋焊管仍具有整體優勢。
    螺旋焊管的執行標準
      國家標準  CB/T9711.1 — 1997
      石油工業部行業標準  SY/T5037-2000
    美國焊接鋼管標準  APISPEC 5L


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