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螺旋焊管

發布時間 :2019-12-11 15:09人氣 :
  螺旋焊管與直縫焊管技術特性做一個簡單的比較 :
 
  材料的冶金性能
 
  直縫埋弧焊管是用鋼板生產的 ,而螺旋焊管是用熱軋卷板生產的 。熱軋帶鋼機組軋製工藝具有一係列的優點 ,具有獲得生產優質管線鋼的冶金工藝能力 。例如 ,在輸出台架上裝有水冷卻係統以加速冷卻 ,這就允許使用低合金成分來達到特殊的強度等級和低溫韌性 ,從而改進鋼材的可焊性 。但這一係統在鋼板生產廠基本沒有 。卷板的合金含量(碳當量)往往低於相似等級的鋼板 ,這也提高了螺旋焊管的可焊性 。
 
  更需要說明的是 ,由於螺旋焊管的卷板軋製方向不是垂直鋼管軸線方向(其夾解取決於鋼管的螺旋角) ,而直縫鋼管的鋼板軋製方向垂直於鋼管軸線方向 ,因而 ,螺旋焊管材料的抗裂性能優於直縫鋼管 。
 
  焊接工藝
 
  從焊接工藝而言 ,螺旋焊管與直縫鋼管的焊接方法一致 ,但直縫焊管不可避免地會有很多的丁字焊縫 ,因此存在焊接缺陷的機率也大大提高 ,而且丁字焊縫處的焊接殘餘應力較大 ,焊縫金屬往往處於三向應力狀態 ,增加了產生裂紋的可能性 。
 
  而且 ,根據埋弧焊的工藝規定,每條焊縫均應有引弧處和熄弧處 ,但每根直縫焊管在焊接環縫時 ,無法達到該條件 ,由此在熄弧處可能有較多的焊接缺陷 。
 
  強度特點
 
  管子在承受內壓時 ,通常在管壁上產生兩種主要應力 ,即徑向應力δY和軸向應力δX 。焊縫處合成應力δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2 ,其中 ,α為螺旋焊管焊縫的螺旋角 。
 
  螺旋焊管焊縫的螺旋角一般為50-75度 ,因此螺旋焊縫處合成應力是直縫焊管主應力的60-85% 。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 。
 
  根據以上特點可知 :
 
  A.螺旋焊管發生爆破時 ,由於焊縫所受正應力與合成應力比較小 ,爆破口一般不會起源於螺旋焊縫處 ,其安全性比直縫焊管高 。
 
  B.當螺旋焊縫附近存在與之相平行的缺陷時 ,由於螺旋焊縫受力較小 ,故其擴展的危險性不如直焊縫大 。
 
  C.由於徑向應力是存在於鋼管上的大應力 ,所以焊縫處於垂直應力這一方向時承受大載荷 。即直縫承受的載荷大 ,環向焊縫承受的載荷小 ,螺旋縫介於二者之間 。
 
  靜壓爆破強度
 
  經有關對比試驗 ,驗證了螺旋焊管與直縫焊管的屈服壓力與爆破壓力實測值和理論值基本吻合 ,偏差接近 。但無論是屈服壓力還是爆破壓力 ,螺旋焊管均低於直縫焊管 。爆破試驗還顯示出螺旋焊管爆破口的環向變形率明顯大於直縫焊管 。由此證實 ,螺旋焊管的塑性變形能力優於直縫焊管 ,爆破口一般隻局限於一個螺距內 ,這是螺旋焊縫對裂口的擴展起了有力的約束作用所致 。
 
  韌性和疲勞強度
 
  管道發展的趨勢是大口徑 、高強度 。隨著鋼管直徑的加大 、所用鋼級的提高 ,產生韌性斷裂尖穩擴展的趨勢越大。根據美國有關研究機構的試驗表明 ,螺旋焊管與直縫焊管雖然同為一個級別 ,但螺旋焊管具有較高的衝擊韌性 。
 
  輸送管線由於輸量的變化 ,在實際操作過程中 ,鋼管是承受隨機交變載荷的作用 。了解鋼管的低循環疲勞強度 ,對判斷管線的使用壽命具有重要的意義 。
 
  按測定結果 ,螺旋焊管的疲勞強度與無縫管和電阻焊管相同 ,試驗的數據與無縫管和電阻管分布在同一區內 ,而比一般的埋弧直縫焊管要高 。
 
  現場可焊性
 
  現場的可焊性主要是由鋼管的材質和端口配合尺寸公差決定的 。
 
  考慮到鋼管安裝施工的要求 ,鋼管加工生產的連續性的和外形幾何尺寸的一致性尤為重要 。
 
  螺旋焊管的生產是基本上在同一工況條件下穩定的連續流程 :而直縫焊管製作工序是分段的 ,包括整板/壓頭/預卷/點焊/焊接/精整/組對等多道工序過程 。這是螺旋焊管生產區別於直縫焊管生產的重要特征 。
 
  穩定的生產工況非常便於焊接質量的控製和幾何尺寸的保證 。由於螺旋焊管管型規整 、焊縫均勻分布 ,相對於直縫焊管 ,螺旋鋼管有非常好的管口橢圓度和端麵垂直度 ,保證了現場鋼管焊接組對時的組對精度 。
 
  對輸送介質流動特性的影響
 
  輸送管線中的壓降和管子的長度 、流體粘滯係數 、流體速度 、流體阻力係數都成正比 ,而和管子的內徑成反比 。而流體阻力係數既與雷諾數有關 ,又與管子內壁表麵的粗糙度有關 。經測定 ,管子內壁表麵的粗糙度所起的影響要比局部隆起的麵積(如螺旋形的焊縫或縱長的焊縫 、甚至包括內環形焊縫)所起的影響大十倍 。
 

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