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螺旋焊管

更新时间:2019-11-07   点击次数:8次

螺旋焊管.jpg

  螺旋焊管是将低碳碳素结构钢或低合金结构钢钢带按一定的螺旋线的角度(叫成型角)卷成管坯,然后将管缝焊接起来制成,它可以用较窄的带钢生产大直径的钢管。其规格用外径*壁厚表示,焊管应保证水压试验、焊缝的抗拉强度和冷弯性能要符合规定。

螺旋焊管与直缝焊管技术特性做一个简单的比较:

  材料的冶金性能

  直缝埋弧焊管是用钢板生产的,而螺旋焊管是用热轧卷板生产的。热轧带钢机组轧制工艺具有一系列的优点,具有获得生产好的管线钢的冶金工艺能力。例如,在输出台架上装有水冷却系统以加速冷却,这就允许使用低合金成分来达到特殊的强度等级和低温韧性,从而改进钢材的可焊性。但这一系统在钢板生产厂基本没有。卷板的合金含量(碳当量)往往低于相似等级的钢板,这也提高了螺旋焊管的可焊性。

  更需要说明的是,由于螺旋焊管的卷板轧制方向不是垂直钢管轴线方向(其夹解取决于钢管的螺旋角),而直缝钢管的钢板轧制方向垂直于钢管轴线方向,因而,螺旋焊管材料的抗裂性能优于直缝钢管。

  焊接工艺

  从焊接工艺而言,螺旋焊管与直缝钢管的焊接方法一致,但直缝焊管不可避免地会有很多的丁字焊缝,因此存在焊接缺陷的机率也大大提高,而且丁字焊缝处的焊接残余应力较大,焊缝金属往往处于三向应力状态,增加了产生裂纹的可能性。

  而且,根据埋弧焊的工艺规定,每条焊缝均应有引弧处和熄弧处,但每根直缝焊管在焊接环缝时,无法达到该条件,由此在熄弧处可能有较多的焊接缺陷。

  强度特点

  管子在承受内压时,通常在管壁上产生两种主要应力,即径向应力δY和轴向应力δX。焊缝处合成应力δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2,其中,α为螺旋焊管焊缝的螺旋角。

  螺旋焊管焊缝的螺旋角一般为50-75度,因此螺旋焊缝处合成应力是直缝焊管主应力的60-85%。在相同工作压力下,同一管径的螺旋焊管比直缝焊管壁厚可减小。

  根据以上特点可知:

  A.螺旋焊管发生爆破时,由于焊缝所受正应力与合成应力比较小,爆破口一般不会起源于螺旋焊缝处,其安全性比直缝焊管高。

  B.当螺旋焊缝附近存在与之相平行的缺陷时,由于螺旋焊缝受力较小,故其扩展的危险性不如直焊缝大。

  C.由于径向应力是存在于钢管上的较大应力,所以焊缝处于垂直应力这一方向时承受较大载荷。即直缝承受的载荷较大,环向焊缝承受的载荷较小,螺旋缝介于二者之间。

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  静压爆破强度

  经有关对比试验,验证了螺旋焊管与直缝焊管的屈服压力与爆破压力实测值和理论值基本吻合,偏差接近。但无论是屈服压力还是爆破压力,螺旋焊管均低于直缝焊管。爆破试验还显示出螺旋焊管爆破口的环向变形率明显大于直缝焊管。由此证实,螺旋焊管的塑性变形能力优于直缝焊管,爆破口一般只局限于一个螺距内,这是螺旋焊缝对裂口的扩展起了有力的约束作用所致。

  韧性和疲劳强度

  管道发展的趋势是大口径、高强度。随着钢管直径的加大、所用钢级的提高,产生韧性断裂尖稳扩展的趋势越大。根据美国有关研究机构的试验表明,螺旋焊管与直缝焊管虽然同为一个级别,但螺旋焊管具有较高的冲击韧性。

  输送管线由于输量的变化,在实际操作过程中,钢管是承受随机交变载荷的作用。了解钢管的低循环疲劳强度,对判断管线的使用寿命具有重要的意义。

  按测定结果,螺旋焊管的疲劳强度与无缝管和电阻焊管相同,试验的数据与无缝管和电阻管分布在同一区内,而比一般的埋弧直缝焊管要高。

  现场可焊性

  现场的可焊性主要是由钢管的材质和端口配合尺寸公差决定的。

  考虑到钢管安装施工的要求,钢管加工生产的连续性的和外形几何尺寸的一致性尤为重要。

  螺旋焊管的生产是基本上在同一工况条件下稳定的连续流程:而直缝焊管制作工序是分段的,包括整板/压头/预卷/点焊/焊接/精整/组对等多道工序过程。这是螺旋焊管生产区别于直缝焊管生产的重要特征。

  稳定的生产工况非常便于焊接质量的控制和几何尺寸的保证。由于螺旋焊管管型规整、焊缝均匀分布,相对于直缝焊管,螺旋钢管有非常好的管口椭圆度和端面垂直度,保证了现场钢管焊接组对时的组对精度。



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