试论焊接钢管压扁试验开裂的原因

姜帅

摘  要：焊接钢管是指对钢板或钢带实施弯曲变形处理，将其弄成方形或圆形之后，再实施焊接的钢管。此种钢管表面均带有接缝，所使用坯料多以带钢或钢板为主。由于焊接钢管在工程建设等领域中发挥着极大的作用，所以社会各界一直极为注重钢管质量控制，并着重对钢管压扁试验检测展开了分析。文章将重点对焊接钢管压扁试验开裂原因展开分析，期望能够对焊接钢管使用提供一定帮助。

关键词：试验装备;金属流线;焊接钢管;压扁试验;开裂

Abstract： Welded steel pipe refers to the steel pipes that are welded after the steel plate or steel strip are given bending deformation treatment and made into a square or round shape. There are seams on the surface of this kind of steel pipe， and most of the billets used are strip steel or steel plate. As welded steel pipe plays an important role in engineering construction and other fields， people from all walks of life have always focus on steel pipe quality control， as well as the analysis of steel pipe flattening test. This paper will focus on the analysis of the causes of cracking in the flattening test of welded steel pipe， which is expected to provide some help for the use of welded steel pipe.

压扁试验是常见金属管缺陷检测手段，会通过对金属管实施压扁处理的方式，对其缺陷情况展开检测。在具体展开试验过程中，会将被检测试样放置在平行板之中，会通过对压力机或其他方式的运用，对试样展开均匀处理，直至其达到规定要求尺寸之后，停止施压。会通过对试样弯曲变形情况的检查，确定试样是否合格，是检测焊接钢管质量的有效手段。为更好展开压扁试验开裂分析，研究人员首先应对焊接钢管施工基本情况展开研究。

1 焊接钢管施工

焊接钢管（以下简称焊管），具有生产效率高以及规格品种多等方面的优势，在现场工程施工以及其他领域中应用较为广泛，但由于受到加工工艺影响，焊管焊接位置是管材薄弱所在，焊管强度要低于普通无缝钢管[1]。经过多年发展，焊管施工工艺已经得到显著进步，螺旋焊管以及直缝焊管等焊管加工工艺水平得到了有效提升。两种焊管焊缝方向是两者性能差异的直观体现，其中直缝焊管是直接通过焊接施工得到的，而螺旋焊管是按照螺旋线角度实施管坯打卷进而完成焊接任务的。就可靠性而言，直缝焊管的可靠程度更高。

作为焊管焊缝特有纤维组织形式，金属流线是作为判断焊接挤压力的重要指标之一。如果金属流线上升角度相對较大，则表明焊接挤压力较高，被挤掉熔融金属相对较多，通过这些可以判定板边金属焊合存在问题，很容易会出现冷焊状况[2]。

2 钢管压扁试验结果影响因素与试验开裂原因分析

2.1 试验结果影响因素

（1）试验设备。各地区在实施焊管压扁试验过程中，所使用试验设备以及试验处理方式并不相同，现代较为常见压扁测试技术，主要以两端压扁技术为主。在具体展开检测时，会通过对压力拉伸机或万能试验机（如图2）的运用，对焊管实施两端开裂试验处理，但部分地区会通过在焊管中端实施压扁测试的方式，展开相应试验[3]。在不同挤压部位以及挤压量等因素干扰下，所得到的试验结果会出现一定偏差，需要做好试验设备管控。（2）材料质量。材料质量也是影响实验结果精准程度的主要因素之一，其会在影响材料化学性能、物理性能等指标设置的同时，对质量指标构建形成一定干扰。在进行试验时，可能会因为材料质量的不同，而选用不同的指标参数，会直接影响试验结果。例如，在实施低压流体运输时，会通过对焊管的科学使用，展开低压流体运输。强调在实施取暖蒸汽以及水等流体运输过程中，需要尽量选择满足相关标准要求的材料。按照标准要求，所选用材料外径需要保持在60.3毫米以上，并要对电阻焊管实施压扁试验检测，应通过对长于64毫米试样的测试，获得最终试验结果，以便做出相关判断与规划设计。在此过程中，如果焊缝处存在裂口或裂缝问题，便会对试验结果产生影响，所以需要做好试验材料质量控制。（3）人员操作。人员操作所造成的影响主要体现在两个方面：第一，由于人员专业能力以及综合素养并不相同，所以在实施压扁实验操作时，也会呈现出不同的实验结果，人员专业能力越强，所得到的实验结果精准度也就越高，试样选择也更加具有代表性，能够实现对焊管生产制造水平以及焊接工艺的精准评估;第二，人员操作规范程度，会对最终结果可靠性产生直接影响。因为实验设计操作程序较为繁琐且复杂，如果人员操作没有得到有效规范，操作行为没有形成统一，很容易会因为人员操作习惯的差异而导致实验结果受到影响[4]。

2.2 开裂原因分析

（1）焊管内部存在杂质。为避免焊管在实施试验过程中出现开裂或其他方面问题，确保焊管整体性能能够与实验要求相符，在实施开裂问题分析时，需要从断面层物质元素着手，对断面层硫化物展开分析，明确硫化物含量分配具体情况。同时需要对钢管杂质实施全方位检测，确保材料质量能够与相应标准要求相符，以便将焊管出现裂纹可能性控制在最低。（2）焊管材质差别明显。在根据相关依据实施钢铁划分过程中，会将锻造温度作为主要判断检测依据。按照常用钢铁划分形式，钢铁主要可以分为γ铁、α铁以及β铁。其中α铁开裂程度最高，且通过对相关技术的运用可以发现，α铁开裂断面在开裂后会形成纵裂纹。其他两种铁，虽然也存在开裂状况，但开裂横向分布较为突出，不会出现较为严重的纵裂纹。就钢铁开裂程度来看，其价值和整体程度有密切关联，两者呈现出反比例关系，即整体程度越高，表明价值越小。

3 开裂问题处理策略

3.1 增强焊管焊接水平

由于焊接工艺处理水平会对压扁实验质量产生直接影响，是导致开裂问题发生的主要原因之一。所以为有效减少开裂问题发生概率，需要做好焊接工艺强化处理。不仅要对人员焊接操作实施规范，做好专业性以及针对性培训，保证人员操作质量，同时还要对焊接条件实施精准控制，要按照焊接技术具体情况，对焊接挤出量以及温度展开合理管控，确保焊接处不会因为外界影响而出现开裂问题，保证焊管可加工性以及耐压性[5]。此外，需要做好现有焊接技术优化，应按照具体施工要求以及性能指标等内容，对焊接工艺处理方案展开调整与完善，以求达到最佳焊接处理效果。

3.2 做好杂质预处理

实施焊管杂质预处理过程中，需要做好各项规范以及要求分析，不仅要对化学处理操作实施规范，同时还要在选矿阶段做好整体成分分析，以便按照分析结果确定后续处理方式，做好氧化物以及硫化物等杂质处理。同时，在进行炼铁操作过程中，也要适当增强整体操作过程监测力度，应保证每一环节操作规范性以及科学性，确保在炼铁过程中能够有效减少钢材杂质含有量。此外还要在钢铁成型阶段，做好化合物特性分析与利用，要按照钢材使用需求，有选择性对有害成分实施剔除。

3.3 注重生产工艺管控

进行焊管压扁实验操作前，实验技术人员需要先对压扁实验方案展开分析与筛选。应按照具体性能需求，对焊管生产工艺展开严格管控，确保可以从源头起达到切实强化焊管化学性能以及物理性能的目标，防止其在试验过程中出现开裂问题。不仅要做好焊管成分比例混合分析，按照材质成分结果展开化学性能以及物理性能指标建设，为试验提供精准标准支持，同时需要对钢管锻轧工艺实施优化，应通过对各种先进生产设备以及工艺的运用，保证焊管整体质量。

4 结束语

由于焊接钢管在现代钢材市场中有着不可忽视的地位，所以相关机构需要进一步加强对焊接钢管压扁实验方式的研究力度。应在明确焊接钢管基本情况的基础上，按照压扁实验操作目标以及操作规范要求，科学展开实验开裂影响因素控制，保证最终结果精准度以及可靠性，确保人员可以按照实验开裂情况，精准对钢管质量问题作出判断，明确钢管是否存在缺陷，以为焊接钢管高质量运用奠定良好基础。

参考文献：

[1]吴国强，王小刚，刘光运.关于焊管热处理后压扁试验失效的分析研究[J].科技创新与应用，2015（15）：36-37.

[2]陈平，赵凯.核电厂给水除氧器疏水管道焊接接头开裂分析[J].管道技术与设备，2019（1）：32-34.

[3]马辉，傅志强，刘锡贝，等.天然气管道管弯曲试验代替压扁试验可行性研究[J].中国测试，2016，42（7）：24-30.

[4]高春彥，杨卫平，李斌.圆钢管混凝土K型焊接相贯节点力学性能数值模拟[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2018（01）：18-22.

[5]王伟旬，关桂芬.焊接钢管压扁试验开裂原因分析[J].南方金属，2015（6）：24-26.