直縫焊接管與螺旋焊接管比較

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1、直縫焊接管與螺旋焊接管比較天津大學(xué)船舶與海洋工程摘要螺旋焊管強(qiáng)度一般比直縫焊管高，能用較窄的坯料生產(chǎn)管徑較大的焊管，還可以用同樣寬度的坯料生產(chǎn)管徑不同的焊管。但是與相同長度的直縫管相比，焊縫長度增加30~100%，而且生產(chǎn)速度較低。因此，較小口徑的焊管大都采用直縫焊，大口徑焊管則大多采用螺旋焊。1引言焊接鋼管：它是由鋼帶切割成窄鋼條，然后用模具冷加工裹成管狀。然后專用焊機(jī)接著將一條管縫焊接。20世紀(jì)30年代以來，隨著優(yōu)質(zhì)帶鋼連軋生產(chǎn)的迅速發(fā)展以及焊接和檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，焊縫質(zhì)量不斷提高，焊接鋼管的品種規(guī)格日益增多，并在越來越多的領(lǐng)域代替了無縫鋼管。焊

2、接鋼管比無縫鋼管成本低、生產(chǎn)效率高。我國海洋油氣管道工程中廣泛采用，需求量逐年增加?！丁笆濉卑l(fā)展綱要》明確提出，到2015年輸油氣管道總長度將超過15萬公里，這將比2010年增長90%。焊接鋼管按焊縫形狀分類可分為直縫焊管和螺旋焊管，本文從不同方面，對(duì)二者進(jìn)行比較。2螺旋縫埋弧焊管與直縫埋弧焊管的比較2-1焊管簡介2-1-1直縫焊接管用熱軋或冷軋鋼板或鋼帶卷焊制成的鋼管在焊接設(shè)備上進(jìn)行直縫焊接得到的管子都叫直縫焊管。（由于鋼管的焊接處成一條直線故而得名）。2-1-2螺旋焊管是將低碳碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼帶按一定的螺旋線的角度（叫成型角）卷成

3、管坯，然后將管縫焊接起來制成，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，其規(guī)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(yīng)保證水壓試驗(yàn)、焊縫的抗拉強(qiáng)度和冷彎性能要符合規(guī)定52-2焊接工藝直縫鋼管生產(chǎn)工藝比較簡單，主要有高頻直縫焊管和埋弧焊直縫焊管。高頻直縫焊接鋼管是通過高頻焊接機(jī)組將一定的規(guī)格的長條形鋼帶卷成圓管狀并將直縫焊。高頻焊是一種感應(yīng)焊（或壓力接觸焊），它無需焊縫填充料，無焊接飛濺，焊接熱影響區(qū)窄，焊接成型美觀，焊接機(jī)械性能良好等優(yōu)點(diǎn)，因此在鋼管的生產(chǎn)中受到廣泛的應(yīng)用。接而成鋼管。鋼管的形狀可以是

4、圓形的，也可以是方形或異形的，它取決于焊后的定徑軋制。直縫焊管生產(chǎn)效率高，成本低，發(fā)展較快。直縫埋弧焊鋼管具有一條縱向焊縫，內(nèi)、外焊縫均采用一道埋弧焊焊成。經(jīng)過整體機(jī)械擴(kuò)徑處理，鋼管內(nèi)部應(yīng)力小且分布均勻，可有效防止應(yīng)力腐蝕開裂，尺寸精度高，便于現(xiàn)場焊接施工。采用預(yù)焊后精焊的工藝，焊接過程穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量高。焊縫易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的無損探傷和使用過程中野外的無損探傷復(fù)查。產(chǎn)品規(guī)格范圍大，既可生產(chǎn)小直徑、大壁厚也可生產(chǎn)大直徑、大壁厚的鋼管。管徑受鋼板寬度的制約,一種寬度的鋼板只能生產(chǎn)出一種直徑的鋼管。螺旋焊管強(qiáng)度一般比直縫焊管高，螺旋縫埋弧焊管沒有母材1

5、00%超聲波探傷、擴(kuò)徑等工序,產(chǎn)量較低,焊縫自動(dòng)跟蹤困難,成型、焊接均在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)下完成;可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),能用較窄的坯料生產(chǎn)管徑較大的焊管，還可以用同樣寬度的坯料生產(chǎn)管徑不同的焊管。但是與相同長度的直縫管相比，焊縫長度增加30~100%，而且生產(chǎn)速度較低。因此，較小口徑的焊管大都采用直縫焊，大口徑焊管則大多采用螺旋焊。從焊接工藝而言，螺旋焊管與直縫鋼管的焊接方法一致(埋弧焊)，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(jī)率也大大提高，而且丁字焊縫處的焊接殘余應(yīng)力較大，焊縫金屬往往處于三向應(yīng)力狀態(tài)，增加了產(chǎn)生裂紋的可能性。在國內(nèi)較

6、小口徑的焊接鋼管大都采用直縫焊,大口徑焊接鋼管則大多采用螺旋縫焊,目前我國已具備生產(chǎn)大口徑的直縫埋弧焊鋼管的能力,并在石油天然氣輸送工程中得到了使用。2-3材料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(jī)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)管線鋼的冶金工藝能力。例如，在輸出臺(tái)架上裝有水冷卻系統(tǒng)以加速冷卻，這就允許使用低合金成分來達(dá)到特殊的強(qiáng)度等級(jí)和低溫韌性，從而改進(jìn)鋼材的可焊性。但這一系統(tǒng)在鋼板生產(chǎn)廠基本沒有。卷板的合金含量(碳當(dāng)量)往往低于相似等級(jí)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

7、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(yōu)于直縫鋼管。而且，根據(jù)埋弧焊的工藝規(guī)定，每條焊縫均應(yīng)有引弧處和熄弧處，但每根直縫焊管在焊接環(huán)縫時(shí)，無法達(dá)到該條件，由此在熄弧處可能有較多的焊接缺陷。2-4結(jié)構(gòu)強(qiáng)度焊管在承受內(nèi)壓時(shí)，通常在管壁上產(chǎn)生兩種主要應(yīng)力，即徑向應(yīng)力和軸向應(yīng)力，焊縫處受合成應(yīng)力。由于焊縫形狀的不同，在承受內(nèi)壓時(shí)，螺旋焊縫處合成應(yīng)力是直縫焊管主應(yīng)力的60-85%。因此，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。在文獻(xiàn)[2]中有詳

8、細(xì)計(jì)算過程，其結(jié)論如下(1)當(dāng)焊管內(nèi)存在殘余拉應(yīng)力時(shí),臨界斷裂應(yīng)力氏減少。(2)螺旋焊管與直縫焊管的裂紋擴(kuò)展方向θ0取決于