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直缝钢管的生产方法及应用

直缝钢管直径范围在89~1600mm之间,在特殊情况下甚至可以更大,管壁厚度与管径的比值约为0.06~0.08。国外的现代制管技术可以制作壁厚高达100mm的焊管。

工业上用钢板或钢带生产直缝钢管只有几种方法,其原则上的不同在于钢管的成形方法上,成形后钢管后续加工过程基本上是相同的。成形方法原则上取决于钢管焊缝的分布,按焊缝的分布将钢管分为两种基本形式:直缝钢管和螺旋缝管。与此相应,焊管生产分为直缝钢管的生产和螺旋缝管的生产。直缝钢管和螺旋缝管应用最广泛的焊接方法是埋弧焊(SAW),其质量好、生产率高、技术成熟、稳定。

目前,国外直缝钢管广泛应用下述范围:陆地和海洋输送气、水和石油的干线管道;化学工业输送化工原料和产品的不锈钢管;海洋工业结构用管;锅炉制造用管和特殊用途的结构管。
直缝钢管的生产:直缝钢管的生产可分为两个阶段,即成形阶段和成形后的制造阶段。国外大口径直缝埋弧焊钢管的生产按成形方式分为4种:
·UOE成形(UOE process);
·辊弯成形(Rollbendingprocess);
·逐渐模压成形(Progressive forming process);
·逐渐折弯成形(Progressive folding process)。

直缝钢管的生产:
成形阶段,UOE成形:
这种方法生产率最高,也是直缝钢管最主要的生产方法。机组的简要生产过程是首先弯成U形,然后压成O形,内外焊完后进行机械冷扩径(Expansion)。这种方法的特点是可获得尺寸极其稳定的钢管,生产能力高,可制造长度超过18m长的钢管。

辊弯成形这种方法是在辊弯机上经过几道工序后,钢板被弯成开口管,开口边缘不变形仍是直的。随后开口管被送到边缘弯曲机上,板的两个边缘被连续滚弯成形。这种方法的特点是适应性强,对中等生产量来说经济性好,但是其生产钢管的最小直径和最大壁厚受到限制。1.1.3 逐渐模压成形这种方法的成形过程是钢板首先被送去压型,再由控制器送到弯曲位置,在经过一系列与管径相匹配的压模后而形成一个开口管。操作时有两个控制器,板的一侧首先被弯成半圆,然后板被第二个控制器移动,另一侧随后也被弯曲成形。因为弯曲模刃的厚度会影响开口管的圆度,因此弯曲模刃的厚度必须保证最小。一般成形完毕后,开口管被送到边缘弯曲机上,板的两个边缘被连续滚压成所需形状。这种方法的特点是适应性强,对中等生产量来说经济性好,可以制作小口径和厚壁钢管。

逐渐折弯成形由这种方法进行钢管成形最初用于海洋工业,由于经常需要用控轧板在冷态下成形以制作特别厚的钢管,而这种方法具有高的成形精度和施加压力,所以用来制作海洋工业用厚壁钢管。这种方法的特点是针对高强度和厚壁钢管,它既适用于小直径,也适用于大直径,因此它可以制造于干线管和海洋结构用管;系统设备费用低、适应性强、经济性好,即使小批量生产,也可降低费用。

成形后的制造阶段上述成形阶段完成后,大口径直缝钢管其后制造阶段包括一系列基本相似的工艺过程,主要过程:

板边缘加工焊接坡口。加工方法有铣削和刨削两种方式。在板的两侧,可以有一个或多个铣、刨削头。根据板厚不同,坡口可以加工成I形、带一定钝边的单V或双V坡口。特别厚的钢管,可把外缝铣削成U形坡口,其目的是减少焊接材料的消耗量,提高生产率,而根部较宽,避免产生焊接缺陷。

定位焊,即通常所说的预焊。一般用二氧化碳气体保护焊进行,其目的是使钢管稳定,这点对后面的埋弧焊特别有用,可以防止烧穿。钢管定位焊后应经过目视检验,以证实焊缝是连续的、且无任何缺陷。

钢管内、外焊接,即精焊。钢管定位焊后,随后进行的主要是钢管的内、外焊接,这是钢管制造过程的一个重要环节。它是由与成形机组分开的埋弧焊方法完成,为提高生产率内、外缝焊接采用多丝埋弧焊,焊丝数量最多可达5丝。为避免焊缝偏离,焊接机头上装有特殊的焊缝自动对中装置。对厚壁钢管采用多层焊,以减少热输入量,改善焊缝的物理性能。

焊缝探伤,为了尽快识别焊接缺陷,焊接操作完成后立即进行超声波探伤和X射线探伤,发现缺陷及时返修。

冷扩径焊接完工后钢管圆度和直度通常不能满足相关标准和技术条件要求,定径和定直度被用到制管厂,通过 机械冷扩胀方法来完成。

钢管水压试验试验压力可以高达钢管材料屈服强度的90%以上。

最后对整个钢管进行超声波探伤和X射线探伤复查以及外观检查。

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