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    埋弧焊钢管焊缝余高的控制

    2019-10-08   来源:   点击数:0次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合?#39318;?#20307;大小:
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     中国钢管信息港昨日记者获悉:钢管在国平易近工业出产中据有主要脚色,固然了钢管是分良多种,?#21046;?#31867;型的钢管都有不消的用处,下面我们就来讲一说这些常见的钢管。起首要说的是焊接钢管,?#35805;?#24066;道上常见的焊接钢管有:双面埋弧焊直缝焊管、高频钢管(直缝焊管的一种)、螺旋埋弧焊钢管。双面埋弧直缝焊管是操纵成型机做成有启齿的管坯,再操纵埋弧焊进行双面焊接。高频钢管是操纵高频电流的集肤效应进行出产的钢管。螺旋埋弧焊钢管是操纵窄钢带卷制成钢管状,并操纵埋弧焊接,焊缝呈螺旋状,焊缝?#29616;?#32541;焊管长,与直缝焊管比拟,它可以操纵一种规格的带钢制做各类大口径钢管。河北美德钢管束造有限公司 无缝钢管是把钢坯进行穿孔出产的钢管产物,所以管体上没有焊缝的存在,价钱较焊接钢管高一些。无缝钢管用处普遍。那末若何辨别焊接钢管和无缝钢管呢,?#35805;?#20174;外不雅上看焊接钢管有一条直的或呈螺旋状的焊缝,还有没有缝钢管出产进程中会在高温中进行,是以无缝钢管?#35805;?#21576;红褐色。别的焊接钢管是用钢板或钢带出产的,是以它的壁厚平均,而无缝钢管会呈?#21046;?#22721;现象。无缝化钢管?#23548;?#19978;是操纵直缝焊管再加工出产的一种钢管,它不单外不雅上接近无缝钢管,并且其机械机能上也接近无缝钢管,无缝化钢管将来会是无缝钢管的杰出替换产物。无缝化钢管是对直缝焊管进行进一步的热扩处置,使其焊缝的金相组织接近于母材,产物的价钱又低于无缝钢管,是以无缝化钢管近几年在国内市场上遍及受接待。
      
      摘要:主要阐述了控制输送用钢管埋弧焊内、外焊缝余高的重要性。焊缝的余高大,则焊缝的应力集中系数大,容易形成应力腐蚀裂纹。外焊缝余高大,不利于防腐;内焊缝余高大,将会增加输送介质的能源损失等。重点介绍了螺旋埋弧焊管内焊缝易出现的“马鞍形”问题。“马鞍形”内焊缝在焊趾处的应力相当大,这对用于输送腐蚀性介质的钢管是最有害的。为了延长钢管的服役年限,必须对焊缝余高进行有效的控制。结合生产?#23548;?提出了输送用钢管埋弧焊焊缝余高的控制措施。
      
      0 前言无论是直缝埋弧焊管(LSAW)还是螺旋缝埋弧焊管(SSAW),对其焊接质量的评价,首先是看内、外焊缝的余高及其形状控制得好不好,焊缝流线是否规整等。焊缝余高大且不是?#19981;?#36807;渡(即转?#21069;?#24452;小),则焊缝焊趾部位的应力集中系数大,对抗SCC不利。此外,外焊缝的余高大,会给管子的防腐作业增加?#35759;?成本增高;内焊的余高大,则对管道输送介质的摩擦阻力大,管输耗能也就大。因此,在生产埋弧焊管时,必须控制内、外焊缝的余高。API 5L标准中规定的焊缝余高只是最低标准,而油气输送管线和海洋用管均将焊缝余高控制在2.5 mm以下。
      
      1 焊缝余高大的负面影响
      
      1.1焊趾处易形成应力腐蚀裂纹(SCC)
      
      从图1看出,对接接头的焊缝,其焊趾处的应力最大。应力集中系数的大小取决于焊缝余高h、焊趾处夹角θ和转?#21069;?#24452;r。焊缝余高h增加,则θ角增加,r?#23548;?#23567;,会使应力集中系数增大。从图1还可得出埋弧焊管对接接头几何尺寸与应力集中系数KT的关系式为:
      
      KT=σmax/σ0焊缝的余高愈大,应力集中程度愈?#29616;?焊接接头的强度反而会降低。焊后削平余高,只要不低于母材,减少应力集中,有时反而可以提高焊接接头的强度。
      
      焊缝的转?#21069;?#24452;愈小,应力集中的程度则愈大;反之,应力集中的程度则愈小。因此,对埋弧焊缝的要求:一是余高要小;二是焊缝要?#19981;?#36807;渡,使转?#21069;?#24452;r值增大。
      
      埋弧焊管的焊缝均为对接接头的焊缝,如果不控制好焊缝余高和转?#21069;?#24452;,则焊趾处的应力就大,以致焊管在服役过程尤其是在腐蚀介质中,如H2S水溶液、海水、海洋大气等,易在焊趾处产生应力腐蚀裂纹。
      
      焊管在成型和焊接过程中不可避免地会产生残余应力,因此管坯在成型、焊接后要消除残余应力。扩径可消除残余应力,但是残余应力很难完全消除,焊趾处的残余应力也就不可能消除。为了预防在焊趾处产生应力腐蚀裂纹,这就需要控制?#36152;?#22411;、焊接时的残余应力,尤其是焊趾处的残余应力。
      
      国外油气输送钢管生产厂?#21494;?#28938;管残余应力都有内控标准。例如,日本NKK公司规定,UOE焊管内表面的残余压应力σr∧100 MPa;日本住友金属公司规定,UOE焊管内表面不?#24066;?#23384;在残余拉应力,即σr∧0;加拿大Welland公司规定每班检查环切试样的张开位移量ΔL,要求ΔL∧20 mm[2]。
      
      在螺旋焊管的生产中,内焊缝往往出现“马鞍形”,即焊缝中间低,两边高,焊缝和母材基本上成直角,更谈不上?#19981;?#36807;渡了,这种焊缝在焊趾处的应力集中?#35748;?#24403;大。笔者在工作期间发现,已服役多年的螺旋焊管内焊缝的两边焊趾处腐蚀出很深的沟槽。因此,必须避免出现这种“马鞍形”焊缝,否则就会?#29616;?#24433;响输送管道的服役年限。“马鞍形”焊缝的产生,主要是由于内焊缝焊头的位置处于下坡焊位置,焊速越大越?#29616;亍?#25454;?#21335;譡3]介绍,国外螺旋焊管的内焊焊头处在上坡焊的位置。焊缝的形状随着前丝的偏中心位置L和前丝与后丝之间的间隙I的变化而改变,当L的取值范围为0~20 mm,I的取值范围为14~18 mm时可获得良好的焊缝形状,可减少或预防“马鞍形”焊缝的产生。L的调整还应随焊速的变化而改变。
      
      除焊头位置外,焊剂也是影响焊缝形状的一个重要因素。国内螺旋焊管的内焊焊头大都处在下坡焊的位置。
      
      当螺旋埋弧焊管处在边成型边焊接的过程中,必然会造成内焊焊缝呈“马鞍形”,且焊速愈大愈?#29616;亍?#35201;改变这种状态,就要使焊头基本处在图2所示的上坡焊位置。
      
      1.2外焊缝余高大不利于防腐在防腐
      
      作业?#27604;?#37319;用环氧树脂玻璃布进行防腐,外焊缝余高大,将使焊趾处不易压牢。同时,焊缝越高则防腐层就越应加厚,因标准规定防腐层的厚度是以外焊缝的顶点为基准测算的,这就加大了防腐成本。
      
      螺旋埋弧焊时往往容易出现“鱼脊背形”的外焊缝,这就更难保证防腐的质量。因此,调整好焊头的空间位置和焊接规范,减少或消除“鱼脊背形”的外焊缝也是很重要的。
      
      1.3 外焊缝余高过大?#36816;?#21387;扩径后的管形有影响
      
      中国钢管信息港昨日记者获悉:直缝埋弧焊管在水压扩径时,是通过内腔与钢管扩径尺寸一致的左、右2部分外模将钢管包住的,因此,焊缝的余高过大,在扩径时焊缝承受的剪应力就大,焊缝2侧就易出现“小?#21271;?rdquo;现象。但经验证明,当外焊缝的余高控制在2 mm左右时,水压扩径时不会出现“小?#21271;?rdquo;现象,管形不会受?#25509;?#21709;。这是因为外焊缝的余高小,焊接接头所承受的剪应力也小。只要这种剪应力在弹性变形范围内,?#23545;?#21518;产生回弹,管子就会恢复原状。
      
      1.4 内焊缝余高大增加输送介质的能源损失
      
      输送用埋弧焊管内表面若未做涂层防腐处理时,其内焊缝的余高大,则对输送介质的摩擦阻力也大,由此将使输送管线的能耗增加。
      
      2 控制焊缝余高的措施
      
      2.1 壁厚较大的钢管应开坡口
      
      对于壁厚大于14.3 mm的钢管,应开X形坡口并预焊。如预焊条件不成熟,则应在内焊后用气刨清根,或砂轮自动磨削清根,或?#35802;?#28165;根等方法,将外焊缝在未焊之前加工成U形槽再进行焊接。2.2 调整好焊接线能量
      
      检查焊接线能量是否合适,?#35805;?#29992;焊接接头的酸蚀样来检查。一是检查内外焊缝的重合量的程度,二是检查焊道腰部的宽窄。对重合量的规定?#35805;?#26159;大于1.5 mm,但笔者认为内外焊缝的重合量以1.3~3.0 mm较合适,若超过3.0 mm就说明线能量大了。线能量大,不仅仅是熔深大,而且焊缝余高也大,如不开坡口或U形槽,焊缝余高就更大。这是因为焊接线能量越大,单位时间内熔化的焊丝必然增加。对于高强钢,焊接的线能量更应严格控制。焊接高强度钢板时,为了降低每层的线能量,?#35805;?#37319;用多道焊(2道以上),且应使焊缝的形状系数在1.3~2.0 mm内。
      
      2.3 多丝焊时宜采用较细的前丝
      
      采取多丝焊时,如原外焊三丝直径的匹配是4mm+3.2 mm+3.2 mm(DC-AC-AC),则前丝改为Ф3.2 mm较好。因为在采用相同电流的情况下,使用Ф3.2 mm的焊丝?#20161;?#29992;Ф4 mm的焊丝熔深大。也就是说,前丝采用Ф3.2 mm的焊丝,即便降低一些线能量,也可?#28304;锏讲?#29992;Ф4 mm时同样的熔深效果,这是因细丝比粗丝的电流密度大所?#38534;?#32463;验证明,在其他条件不变的情况下,采用Ф3.2 mm的前丝要比Ф4 mm的前丝熔深大20%左右。这在外焊不开坡口或不刨凹槽时所减少的外焊缝余高效果更明显。
      
      但是,当焊接壁厚大于14.3 mm的钢管而需要前丝电流在1 000 A左右时,应采用Ф4 mm的前丝,否则就可能影响到电弧的稳定燃烧。
      
      2.4 螺旋焊必须调整好内外焊头的位置
      
      中国钢管信息港昨日记者获悉:螺旋埋弧焊管在内焊时应调整好内焊头的位置,尽量减少或消除“马鞍形”内焊缝(图2);在外焊时,也应调整焊头的空间位置,尽量减少或消除“鱼脊背形”的外焊缝,这主要是靠对外焊焊点的偏中心值调整来实现。不同口径的螺旋焊管,其外焊焊点的偏中心值是不同的。根据试验结果,采用双丝焊的外焊,其焊点偏中心值可按表2设定。
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