雙面埋弧焊鋼直縫管
雙面埋弧焊鋼直縫管主要用于石油和天然氣的長距離輸管道建設(shè)。一般認(rèn)為，雙面埋弧焊直縫管比螺旋埋弧焊鋼管焊縫短，殘余應(yīng)力小，尺寸精度較高，是國外油氣長輸管線建設(shè)的主要用管。在我國西氣東輸管道工程中，雖然采用了雙面埋弧焊直縫管和螺旋埋弧焊鋼管混合使用的方式，但是，在三、四級環(huán)境地條件苛刻地區(qū)，仍然采用雙面埋弧焊直縫管。
從經(jīng)濟和社會角度考慮，工程采用的雙面埋弧焊直縫管的國產(chǎn)化率偏低，而且川氣東送工程用鋼管要求壁厚也高于以往管道工程，這對我國鋼板和鋼管生產(chǎn)企業(yè)提出了很大挑戰(zhàn)。有效控制國產(chǎn)大口徑厚壁埋弧焊直縫鋼管以及鋼板產(chǎn)品質(zhì)量，是確保川氣東送工程建設(shè)質(zhì)量的首要任務(wù)。
一、雙面埋弧焊直縫管質(zhì)量影響因素
由于天然氣長輸管線跨越距離長，地理環(huán)境復(fù)雜，因此，影響管線正常服役的因素多種多樣，但主要的因素可以分為外部環(huán)境和管道本身的質(zhì)量情況。鋼管在內(nèi)在質(zhì)量是影響管質(zhì)量的重要因素，而影響鋼管內(nèi)在質(zhì)量的主要方面包括鋼管所用鋼板的質(zhì)量和鋼管制造工藝。
1.1 鋼板質(zhì)量
與鋼板質(zhì)量有關(guān)的表征參數(shù)主要有鋼級、化學(xué)成分、金相組織和力學(xué)性能等。
在高壓長輸管線建設(shè)中采用高鋼級鋼管不僅可以降低建設(shè)成本，而且可以節(jié)省運行費用。因此，現(xiàn)代天然氣長輸管線建設(shè)都傾向于采用高鋼級的管線鋼管，從而對高強度鋼板質(zhì)量提出了更高要求。
鋼板化學(xué)成分對其力學(xué)性能、焊接性能、熱處理性能等都有重要影響，尤其是一些非金屬元素。如磷含量影響鋼板的低溫沖擊韌性；硫含量過高，會使鋼板產(chǎn)生“熱脆”，并降低塑性和沖擊韌性。因此，需要對鋼板的化學(xué)成分進行嚴(yán)格控制。金相組織是金屬材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)。目前國內(nèi)外商用管線鋼的金相組織主要有鐵素體+珠光體和針狀鐵素體型兩種。
采用針狀鐵素體型管線鋼是國際上高性能管線鋼的發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)的鐵素體+珠光體管線鋼相比，這具有以下性能優(yōu)點：優(yōu)良的強韌性，較高的形變強化抗力和較小的包效應(yīng)，良好的焊接性和耐腐蝕性能等。
鋼板力學(xué)性能包括拉伸、沖擊、硬度等。力學(xué)性能指標(biāo)是用來衡量鋼管和鋼板性能的表征參數(shù)，決定了鋼管的最終服役性能。力學(xué)性能通過拉伸試驗、正反彎曲試驗、夏比沖擊試驗、落錘撕裂試驗和硬度試驗等來測量。
1.2 鋼管制造工藝
1.2.1 成形方式
成形質(zhì)量的好壞影響最終焊管的殘余應(yīng)力分布、回彈量和截面尺寸精度等。
直縫埋弧焊鋼管成形方式中，應(yīng)用泛的是UOE、RBE和JCOE工藝。UOE成型工藝成熟，自動化水平高，產(chǎn)口質(zhì)量可靠，但機組設(shè)備投資巨大；RBE成形工藝在產(chǎn)品規(guī)格方面比較靈活，缺點是生產(chǎn)規(guī)模小，鋼管壁厚和管徑受到很大的限制；JCOE成形工藝在生產(chǎn)小規(guī)模產(chǎn)品時能適應(yīng)較大的壁厚，具有投資中等、產(chǎn)品范圍廣、產(chǎn)是量適中等優(yōu)點。
1.2.2 焊接工藝
焊接埋弧焊直縫鋼管生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序。焊接材料，焊接速度，焊接電流、焊接電壓以及焊絲的排列、間距、傾角等工藝參數(shù)會影響焊縫的性能。
1.2.3 擴徑
擴徑是利用液壓力或機械力從鋼管內(nèi)壁使鋼管徑向向外擴帳的一種工藝，可以消除鋼管成形以及焊接過程中形成的殘余內(nèi)應(yīng)力，提高鋼管幾何尺寸精度及強度。擴徑率、液壓擴役的壓力、機械擴徑中的扇形塊數(shù)目、擴徑速度以及潤滑等條件對擴徑質(zhì)量都有影響。
1.2.4 生產(chǎn)過程中的檢驗
在直縫鋼管生產(chǎn)過程中，需要進行材質(zhì)的理化性能試驗、超聲波探傷、X射線探傷、磁粉探傷等檢驗。這些檢驗項目的嚴(yán)格執(zhí)行可以隨時監(jiān)控鋼管生產(chǎn)情況，出現(xiàn)質(zhì)量問題及時反饋和處理，保證鋼管生產(chǎn)質(zhì)量。
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