第三代管线钢的焊接性能研讨

撰文/代志健

■255082 山东胜利钢管有限公司 山东 淄博



第三代管线钢的焊接性能研讨

撰文/代志健

■255082 山东胜利钢管有限公司 山东 淄博

本文围绕螺旋管制作、螺旋管的制作特性、以及和传统的焊接技术进行比较三方面对第三代的线钢焊接性能进行探讨。管线钢制作；特性；性能探讨

螺旋焊管制作及螺旋焊管技术特性

a设备

螺旋焊管的主机是由英国WILSON BYAND公司制造的BYAND-2000型制管机组，它的机组属性为分段组装式，螺旋焊接的管道运输方式灵活多半可以整体运输也可以分为四个部分单体运输。它的组成部分有主驱动主减速、等离式切割机、液压系统、电控系统等具有高效率特性。

b防腐

螺旋管的防腐要求相较于国内其它项目有较高的优越性，国内的一般管道的管内防腐大都是用水泥砂浆，而螺旋管道采用的是无毒环氧涂料，它的厚度非常薄仅只有0.4mm。对管道外层的防腐土层的电火花实验所需要的电压为10千伏，而国内的大部分项目所需要的电压最高都不超过5千伏。

螺旋焊管与传统直缝焊管技术特性比较

a材料的冶金性能

传统的直缝埋弧焊管制作的原材料是钢板，螺旋焊管是由具有相当多优点的热轧卷板生产。热轧卷板的优越性在于，为了加速降温可在管道的运输台上设置水冷却系统，以往为了达到特殊的强度等级和低温韧性需要的材质需要含有较高的合金成份，成本昂贵。而现在有了水冷却系统使用低合金成份也可以达到相同的标准并且同时提高了钢材的可焊性这是钢板生产所不具有的。更需要强调的是，螺旋焊管的卷板轧制方向与钢管轴线方向不是成90度角，而直缝钢板是与钢管轴线方向是垂直的。因此落线焊管相较于直缝钢管抗裂性能更优。

b焊接工艺

从焊接工艺的角度看，螺旋焊管与直缝钢管的焊接方法没有差别，但是直缝钢管焊接产生裂纹的可能性非常大，因为直缝焊管焊接时会产生丁字裂缝且它是无法避免的，增加了焊接缺陷的可能。而且丁字焊缝处焊接后的残余应力相当大进一步增加了管道产生裂纹的概率。根据焊接工艺相关规定，钢管的每条焊缝都应具备两大特征引弧处和息弧处，直缝钢管在焊接时达不到这个要求，所以在息弧处就会有很多的裂纹。

c强度特点

螺旋焊管与直缝钢管处于同一工作压力下时，相同的管径的两关前者相比较后者而言可减小焊管壁的厚度。从中我们可知，第一在遇到爆破意外事故时，由于螺旋管的焊缝所受正应力与合成应力较小，而焊缝一般不是爆破的发生地，所以螺旋焊管的安全性高于直缝焊管。第二、螺旋焊缝的应力小，在遇到与焊缝平行的缺陷时，向外延伸的危险性是低于直缝焊管。

d韧性和疲劳强度

大口径、高强度是现在社会管道的发展目标，由于对强度要求的提高，韧性断裂的现象也随之产生。但国外权威机构已经证明出，螺旋焊管较比直缝焊管具有较高的冲击韧性性能。经过实验结构得出，螺旋焊管的疲劳强度与无缝管疲劳强度可以相提并论，实验得出的数据也表明疲劳强度也比一般的埋弧直缝焊管高。

e现场可焊性

安装过程中，钢管生产的不间断性和外形几何尺寸保持一致性相当重要，螺旋焊管满足这一要求，它的生产基本是在同一工况稳定的连续流程条件下进行的，而直缝焊管的制作流程是分段进行，包含多段工序。稳定的生产工况是焊接质量的前提条件，螺旋管缝相比直缝焊管管型规整、管缝均匀，为焊接组对的精度提供了保障。

f生产与管理

一台螺旋焊管机组的产品生产效率时一台直缝焊管的5到8倍，且采用多台直缝卷管机组焊接时，对操作人员的操作技能、相关的质量要求、检查验收、生产管理等都增大了难度，导致管理和协调上的混乱，产品质量低下。

g质量保证

螺旋焊管严格的检验项目保证了产品的质量，检验项目小到钢管外径、钢管厚度、钢管弯曲度、管端垂直度等，静水压检验、酸蚀检验、无损检验等项目检验自是不用说，而直缝钢管没有严格的生产标准。螺线管机组采用的是连续检验的方式，该方法能监控焊接的缺陷、保证焊接的质量这是它优于直缝钢管的一大重要特征，而直缝钢管很难实施连续检验，使得生产的产品质量很难得到保证，降低了将来管线运行的整体工作的可靠性。

h生产资质

螺旋焊管生产厂家拥有国家颁发的生产许可证对生产手段、检验设备等都有严格的规定，得到了国家权威机构认定，使得其具有完善的质量保证体系。而直缝焊管厂家不具有生产许可证，使其可靠性降低。

总结

经济的发展使得管线的承载压力是逐渐增加的，管线的使用条件也越来越严苛。为了螺旋管的可持续发展，生产厂家要以增加直径大厚度的大的壁管增强耐压能力、设计新结构的钢管提高钢管强度、开发新的钢管种类、大力发展涂层管以增强耐腐蚀等性能为目标，只有不断创新发展才会在同类行业中占得一席之地。

参考：

［1］王锐，郭瑞杰.管道自动环焊技术的发展［J］.电焊机，2011.

［2］徐锋，李利巍，徐进桥等.高级别耐酸管线钢的开发现状及发展趋势［J］.钢铁研究，2014.