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对大直径、高输送压力、长距离输送钢管来说,焊接工艺非常关键。从生产工艺上来分,焊接钢管主要分为电阻焊(Electric Resistance Welding,ERV)管、螺旋埋弧焊(Spirally Submerged Arc Welding,SSAW)管和直缝双面埋弧焊(Longitudinally Submerged Arc Welding,LSAW)管。虽然ERW发展很快,但仍然属于中小直径的焊管,例如日本的Φ610mm、Φ660mm ERW生产线,我国2006年在大庆建成的Φ660 mm ERW生产线。目前大直径焊管仍然要由SSAW和LSAW工艺生产,但是螺旋缝埋弧焊管在工艺上存在一定缺陷。
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质量检验:根据GB/T3091-2001《低压流体输送用焊接钢管》标准的规定,钢管表面质量应光滑,不允许有折叠、裂缝、分层、搭焊等缺陷存在。钢管表面允许有不超过壁厚负偏差的划道、刮伤、焊缝错位、烧伤和结疤等轻缺陷存在。允许焊缝处壁厚增厚和内缝焊筋存在。直缝管应做机械性能试验和压扁试验以及扩口试验,并要达到标准规定的要求。钢管应能承受一定的内压力,必要时进行2.5Mpa压力试验,保持一分钟无渗漏。允许用涡流探伤的方法代替水压试验。
涡流探伤按GB/T7735-2004《钢管涡流探伤检验方法》标准执行。涡流探伤方法是将探头固定在机架上,探伤与焊缝保持3~5mm距离,靠钢管的快速运动对焊缝进行全面的扫查,探伤号经涡流探伤仪的自动处理和自动分选,达到探伤的目的。探伤后的焊管用飞锯按规定长度切断,经翻转架下线。钢管两端应平头倒角,打印标记,成品管用六角形捆扎包装后出厂。
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直缝埋弧焊管以其性能优、尺寸精度高等特点,适用于自然条件恶劣的三、四类地区。目前,国产直缝焊管的焊缝余高普遍偏高,对钢管生产、使用造成不利影响。因此,研究如何降低焊缝余高,对控制焊缝质量,降低生产成本、消除焊管后期使用中的安全隐患等具有一定的现实意义。
焊缝余高控制不当,造成的不利影响具体表现为以下几个方面:①焊缝余高过高会加大焊接材料的消耗,增加人工修磨成本。焊接时,焊接材料用于填充坡口及形成焊缝余高,壁厚越薄,则坡口尺寸越小,焊缝余高所占填充金属的比例就越大。对壁厚10 mm以下的钢管,余高所占焊缝金属填充材料的比例在70%以上,降低焊缝余高可大幅度节约焊接材料,节约人工修磨成本;②焊缝余高过高会增加防腐成本,降低防腐质量。过高的焊缝余高使防腐层在焊缝顶部明显减薄,不仅大幅度增加了防腐涂料的消耗量,并且降低了焊缝附近防腐层的附着性,管线服役中易产生剥离;③焊缝余高过高会增加钢管的质量隐患。焊趾是钢管应力、应变集中及组织弱化区,焊缝余高过大,增大了焊趾处的应力集中系数,易诱发径向裂纹等缺陷。由于无损检测条件的限制,当焊趾处几何形状不规则时,容易使浅表层的扩径裂纹被漏检,对钢管的后期使用带来安全隐患。