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螺旋焊管

作者: 來(lái)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(xiàn)的角度(叫成型角)卷成管坯,然后將管縫焊接起來(lái)制成,它可以用較窄的帶鋼生產(chǎn)大直徑的鋼管。螺旋焊管主要用于石油、天然氣的輸送管線(xiàn),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(shù)特性
  1、制作方案
  在成都租用土地,建立工廠(chǎng),將設備搬遷至成都工廠(chǎng)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(gè)主要部分而進(jìn)行單體運輸,適宜于在現場(chǎng)布置設備、現場(chǎng)生產(chǎn)、現場(chǎng)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(cháng)度 一般為6~30m,最長(cháng)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(shí)對接焊機 LINCOLN DC-1500
  主驅動(dòng)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(kāi)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(xiàn)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(wú)毒環(huán)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(guò)5000伏,技術(shù)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(diǎn):
  ·嚴格打砂工作程序以保證除銹質(zhì)量,并在1小時(shí)內完成內外底漆的噴涂,這是保證防腐質(zhì)量的根本。
  ·在制定防腐工藝時(shí)需要特別要求玻璃絲布首先浸透環(huán)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(chǎng)達4個(gè)月檢驗,內涂層沒(méi)有黃色麻點(diǎn)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(shù)特性比較
  把螺旋焊管與直縫焊管技術(shù)特性做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較:
  ·材料的冶金性能
  直縫埋弧焊管是用鋼板生產(chǎn)的,而螺旋焊管是用熱軋卷板生產(chǎn)的。熱軋帶鋼機組軋制工藝具有一系列的優(yōu)點(diǎn),具有獲得生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)管線(xiàn)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(lái)達到特殊的強度等級和低溫韌性,從而改進(jìn)鋼材的可焊性。但這一系統在鋼板生產(chǎn)廠(chǎng)基本沒(méi)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(shuō)明的是,由于螺旋焊管的卷板軋制方向不是垂直鋼管軸線(xiàn)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(xiàn)方向,因而,螺旋焊管材料的抗裂性能優(yōu)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(huì )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(tài),增加了產(chǎn)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(huán)縫時(shí),無(wú)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(diǎn)
  管子在承受內壓時(shí),通常在管壁上產(chǎn)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(diǎn)可知:
  A螺旋焊管發(fā)生爆破時(shí),由于焊縫所受正應力與合成應力比較小,爆破口一般不會(huì )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(shí),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(shí)承受最大載荷。即直縫承受的載荷最大,環(huán)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(jīng)有關(guān)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(shí)測值和理論值基本吻合,偏差接近。但無(wú)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(huán)向變形率明顯大于直縫焊管。由此證實(shí),螺旋焊管的塑性變形能力優(yōu)于直縫焊管,爆破口一般只局限于一個(gè)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(fā)展的趨勢是大口徑、高強度。隨著(zhù)鋼管直徑的加大、所用鋼級的提高,產(chǎn)生韌性斷裂尖穩擴展的趨勢越大。根據美國有關(guān)研究機構的試驗表明,螺旋焊管與直縫焊管雖然同為一個(gè)級別,但螺旋焊管具有較高的沖擊韌性。
  輸送管線(xiàn)由于輸量的變化,在實(shí)際操作過(guò)程中,鋼管是承受隨機交變載荷的作用。了解鋼管的低循環(huán)疲勞強度,對判斷管線(xiàn)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(wú)縫管和電阻焊管相同,試驗的數據與無(wú)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(chǎng)可焊性
  現場(chǎng)的可焊性主要是由鋼管的材質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(diǎn)焊/焊接/精整/組對等多道工序過(guò)程。這是螺旋焊管生產(chǎn)區別于直縫焊管生產(chǎn)的重要特征。
  穩定的生產(chǎn)工況非常便于焊接質(zhì)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(chǎng)鋼管焊接組對時(shí)的組對精度。
  ·對輸送介質(zhì)流動(dòng)特性的影響
  輸送管線(xiàn)中的壓降和管子的長(cháng)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(guān),又與管子內壁表面的粗糙度有關(guān)。經(jīng)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(cháng)的焊縫、甚至包括內環(huán)形焊縫)所起的影響大十倍。
  ·生產(chǎn)與管理
  螺旋焊縫鋼管的生產(chǎn)能體現出優(yōu)質(zhì)高效的優(yōu)勢。一臺螺旋焊管機組的生產(chǎn)量相當于5-8臺直縫焊管設備,如何使多臺卷管設備生產(chǎn)線(xiàn)都能夠達到同一制作標準,即按統一的生產(chǎn)工藝規范和質(zhì)量保證體系生產(chǎn)以滿(mǎn)足焊接質(zhì)量要求與管道制造等級將是一項繁重的工作。
  多頭生產(chǎn)勢比增加工程管理與質(zhì)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(zhì)量意識、分布的點(diǎn)和控制程序的差異將帶來(lái)生產(chǎn)管理、計劃進(jìn)度、檢查驗收、交付協(xié)調等方面的諸多困難,極易造成管理與協(xié)調上的忙亂和生產(chǎn)廠(chǎng)家與施工單位的質(zhì)量推諉。
  ·質(zhì)量保證
  按照螺旋焊管生產(chǎn)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(cháng)度外觀(guān)質(zhì)量:焊縫余高、錯邊、鋼管表面、分層、夾雜、焊縫缺陷判定
  化學(xué)成分
  焊接接頭拉伸試驗
  靜水壓試驗
  酸蝕檢驗
  無(wú)損檢驗
  而直縫焊管沒(méi)有相應的生產(chǎn)標準。
  一般螺旋焊管機組均采用在線(xiàn)連續檢驗方式來(lái)保證焊縫的的焊接質(zhì)量,這是螺旋焊管生產(chǎn)區別于直縫焊管生產(chǎn)的另一重要特征。連續檢驗有利于焊接缺陷的監控、焊接質(zhì)量的穩定、焊接等級的保證。
  由于生產(chǎn)工藝的限制,直縫焊管極難實(shí)現連續不間斷檢驗。這將使焊接隱患與質(zhì)量問(wèn)題的出現機率增加,甚至影響將來(lái)管線(xiàn)運行的整體工作可靠性。
  ·生產(chǎn)資質(zhì)
  螺旋焊管生產(chǎn)廠(chǎng)家應持有國家頒發(fā)的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證。許可證制度要求螺旋焊管的生產(chǎn)廠(chǎng)家首先應通過(guò)國家認定的權威檢定機構的審查考核,具備相應的生產(chǎn)手段、檢驗設備,質(zhì)量保證體系運行良好有效,產(chǎn)品應符合國家標準的等級和質(zhì)量規范的要求,經(jīng)國家工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證辦公室確認后發(fā)證。所以螺旋焊管生產(chǎn)廠(chǎng)家均有較為完善的質(zhì)量保證體系和質(zhì)量控制的運作程序。
  而直縫焊管生產(chǎn)廠(chǎng)家沒(méi)有工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證的要求。
  ·價(jià)格分析
  由于熱軋卷板的材質(zhì)技術(shù)性能和生產(chǎn)技術(shù)工藝要求較高,故一方面國內符合標準的生產(chǎn)廠(chǎng)家比鋼板生產(chǎn)廠(chǎng)家要少,另一方面其生產(chǎn)工藝和品質(zhì)等級決定其市場(chǎng)價(jià)位亦高于熱軋鋼板。這是螺旋焊管的市場(chǎng)售價(jià)高于直縫焊管的主要原因。對于鋼管銷(xiāo)售價(jià)格的組成,材料價(jià)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(jià)格差異,螺旋焊管的價(jià)位略高于直縫焊管是由于生產(chǎn)主材的價(jià)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(zhì)量、項目綜合造價(jià)等因素,螺旋焊管仍具有整體優(yōu)勢。
螺旋焊管的執行標準
  國家標準  CB/T9711.1 — 1997
  石油工業(yè)部行業(yè)標準  SY/T5037-2000
美國焊接鋼管標準  APISPEC 5L


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