螺旋焊管

　　螺旋焊管：是將低碳碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼帶按一定的螺旋線的角度(叫成型角)卷成管坯，然后將管縫焊接起來(lái)制成，它可以用較窄的帶鋼生產(chǎn)大直徑的鋼管。其規(guī)格用外徑*壁厚表示，焊管應(yīng)保證水壓試驗(yàn)、焊縫的抗拉強(qiáng)度和冷彎性能要符合規(guī)定。

　　概述內(nèi)容

　　工業(yè)電視內(nèi)檢設(shè)備：檢驗(yàn)內(nèi)焊焊縫外觀質(zhì)量。

　　磁粉探傷儀：檢驗(yàn)大口徑鋼管近表缺陷。

　　超聲波自動(dòng)連續(xù)探傷儀：檢驗(yàn)螺旋鋼管全長(zhǎng)焊縫的橫向和縱向缺陷。

　　超聲波手動(dòng)探傷儀：對(duì)大口徑鋼管缺陷的復(fù)檢、補(bǔ)焊焊縫的檢驗(yàn)及水壓后焊縫質(zhì)量。

　　X射線自動(dòng)探傷機(jī)及工業(yè)電視顯像設(shè)備：檢驗(yàn)螺旋鋼管全長(zhǎng)焊縫的內(nèi)部質(zhì)量，靈敏度不低于4%。

　　X射線拍片設(shè)備：對(duì)原始焊縫及補(bǔ)焊焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)，靈敏度不低于2%。

　　2200噸水壓機(jī)及微機(jī)自動(dòng)記錄系統(tǒng)：檢驗(yàn)每根大口徑鋼管的承壓質(zhì)量。

　　檢驗(yàn)工藝

　　原材料檢驗(yàn)——校平檢驗(yàn)——對(duì)接焊檢驗(yàn)——成型檢驗(yàn)——內(nèi)焊檢驗(yàn)——外焊檢驗(yàn)——切管檢驗(yàn)——超聲波檢驗(yàn)——坡口檢驗(yàn)——外形尺寸檢驗(yàn)——X射線檢驗(yàn)——水壓試驗(yàn)——最終檢驗(yàn)

　　為保證產(chǎn)品質(zhì)量，我們制定了完善的質(zhì)量計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)工作程序及檢驗(yàn)、試驗(yàn)計(jì)劃。

　　防腐

　　本項(xiàng)目的防腐要求與國(guó)內(nèi)其它項(xiàng)目相比有較大不同，其主要區(qū)別在于：

　　內(nèi)防腐材料國(guó)內(nèi)一般采用水泥砂漿，本項(xiàng)目采用無(wú)毒環(huán)氧涂料(厚度0.4mm)。

　　外防腐涂層電火花試驗(yàn)電壓國(guó)內(nèi)一般為3000伏，最高不超過(guò)5000伏，本項(xiàng)目為10千伏。針對(duì)以上要求，我們著重抓好以下二方面的工作：

　　嚴(yán)格打砂工作程序以保證除銹質(zhì)量，并在1小時(shí)內(nèi)完成內(nèi)外底漆的噴涂，這是保證防腐質(zhì)量的根本。

　　在制定防腐工藝時(shí)我們特別要求玻璃絲布首先浸透環(huán)氧煤瀝青涂劑，半機(jī)械滾纏，并對(duì)玻璃絲布由人工用滾筒推平的方法操作，以保證外涂層的均勻細(xì)密。

　　內(nèi)外防腐的管子，放在露天堆場(chǎng)達(dá)4個(gè)月檢驗(yàn)，內(nèi)涂層沒(méi)有黃色麻點(diǎn)等不良現(xiàn)象，外防腐層電火花試驗(yàn)仍可達(dá)10千伏的要求。

　　技術(shù)比較

　　螺旋焊管與直縫焊管技術(shù)特性做一個(gè)簡(jiǎn)單的比較：

　　材料的冶金性能

　　直縫埋弧焊管是用鋼板生產(chǎn)的，而螺旋焊管是用熱軋卷板生產(chǎn)的。熱軋帶鋼機(jī)組軋制工藝具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，具有獲得生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)管線鋼的冶金工藝能力。例如，在輸出臺(tái)架上裝有水冷卻系統(tǒng)以加速冷卻，這就允許使用低合金成分來(lái)達(dá)到特殊的強(qiáng)度等級(jí)和低溫韌性，從而改進(jìn)鋼材的可焊性。但這一系統(tǒng)在鋼板生產(chǎn)廠基本沒(méi)有。卷板的合金含量(碳當(dāng)量)往往低于相似等級(jí)的鋼板，這也提高了螺旋焊管的可焊性。

　　更需要說(shuō)明的是，由于螺旋焊管的卷板軋制方向不是垂直鋼管軸線方向(其夾解取決于鋼管的螺旋角)，而直縫鋼管的鋼板軋制方向垂直于鋼管軸線方向，因而，螺旋焊管材料的抗裂性能優(yōu)于直縫鋼管。

　　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(huì)有很多的丁字焊縫，因此存在焊接缺陷的機(jī)率也大大提高，而且丁字焊縫處的焊接殘余應(yīng)力較大，焊縫金屬往往處于三向應(yīng)力狀態(tài)，增加了產(chǎn)生裂紋的可能性。

　　而且，根據(jù)埋弧焊的工藝規(guī)定，每條焊縫均應(yīng)有引弧處和熄弧處，但每根直縫焊管在焊接環(huán)縫時(shí)，無(wú)法達(dá)到該條件，由此在熄弧處可能有較多的焊接缺陷。

　　強(qiáng)度特點(diǎn)

　　管子在承受內(nèi)壓時(shí)，通常在管壁上產(chǎn)生兩種主要應(yīng)力，即徑向應(yīng)力δY和軸向應(yīng)力δX。焊縫處合成應(yīng)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(yīng)力是直縫焊管主應(yīng)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(jù)以上特點(diǎn)可知：

　　A.螺旋焊管發(fā)生爆破時(shí)，由于焊縫所受正應(yīng)力與合成應(yīng)力比較小，爆破口一般不會(huì)起源于螺旋焊縫處，其安全性比直縫焊管高。

　　B.當(dāng)螺旋焊縫附近存在與之相平行的缺陷時(shí)，由于螺旋焊縫受力較小，故其擴(kuò)展的危險(xiǎn)性不如直焊縫大。

　　C.由于徑向應(yīng)力是存在于鋼管上的最大應(yīng)力，所以焊縫處于垂直應(yīng)力這一方向時(shí)承受最大載荷。即直縫承受的載荷最大，環(huán)向焊縫承受的載荷最小，螺旋縫介于二者之間。

　　靜壓爆破強(qiáng)度

　　經(jīng)有關(guān)對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了螺旋焊管與直縫焊管的屈服壓力與爆破壓力實(shí)測(cè)值和理論值基本吻合，偏差接近。但無(wú)論是屈服壓力還是爆破壓力，螺旋焊管均低于直縫焊管。爆破試驗(yàn)還顯示出螺旋焊管爆破口的環(huán)向變形率明顯大于直縫焊管。由此證實(shí)，螺旋焊管的塑性變形能力優(yōu)于直縫焊管，爆破口一般只局限于一個(gè)螺距內(nèi)，這是螺旋焊縫對(duì)裂口的擴(kuò)展起了有力的約束作用所致。

　　韌性和疲勞強(qiáng)度

　　管道發(fā)展的趨勢(shì)是大口徑、高強(qiáng)度。隨著鋼管直徑的加大、所用鋼級(jí)的提高，產(chǎn)生韌性斷裂尖穩(wěn)擴(kuò)展的趨勢(shì)越大。根據(jù)美國(guó)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)表明，螺旋焊管與直縫焊管雖然同為一個(gè)級(jí)別，但螺旋焊管具有較高的沖擊韌性。

　　輸送管線由于輸量的變化，在實(shí)際操作過(guò)程中，鋼管是承受隨機(jī)交變載荷的作用。了解鋼管的低循環(huán)疲勞強(qiáng)度，對(duì)判斷管線的使用壽命具有重要的意義。

　　按測(cè)定結(jié)果，螺旋焊管的疲勞強(qiáng)度與無(wú)縫管和電阻焊管相同，試驗(yàn)的數(shù)據(jù)與無(wú)縫管和電阻管分布在同一區(qū)內(nèi)，而比一般的埋弧直縫焊管要高。

　　現(xiàn)場(chǎng)可焊性

　　現(xiàn)場(chǎng)的可焊性主要是由鋼管的材質(zhì)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(chǎn)的連續(xù)性的和外形幾何尺寸的一致性尤為重要。

　　螺旋焊管的生產(chǎn)是基本上在同一工況條件下穩(wěn)定的連續(xù)流程：而直縫焊管制作工序是分段的，包括整板/壓頭/預(yù)卷/點(diǎn)焊/焊接/精整/組對(duì)等多道工序過(guò)程。這是螺旋焊管生產(chǎn)區(qū)別于直縫焊管生產(chǎn)的重要特征。

　　穩(wěn)定的生產(chǎn)工況非常便于焊接質(zhì)量的控制和幾何尺寸的保證。由于螺旋焊管管型規(guī)整、焊縫均勻分布，相對(duì)于直縫焊管，螺旋鋼管有非常好的管口橢圓度和端面垂直度，保證了現(xiàn)場(chǎng)鋼管焊接組對(duì)時(shí)的組對(duì)精度。

　　對(duì)輸送介質(zhì)流動(dòng)特性的影響

　　輸送管線中的壓降和管子的長(zhǎng)度、流體粘滯系數(shù)、流體速度、流體阻力系數(shù)都成正比，而和管子的內(nèi)徑成反比。而流體阻力系數(shù)既與雷諾數(shù)有關(guān)，又與管子內(nèi)壁表面的粗糙度有關(guān)。經(jīng)測(cè)定，管子內(nèi)壁表面的粗糙度所起的影響要比局部隆起的面積(如螺旋形的焊縫或縱長(zhǎng)的焊縫、甚至包括內(nèi)環(huán)形焊縫)所起的影響大十倍。

　　生產(chǎn)與管理

　　螺旋焊縫鋼管的生產(chǎn)能體現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)高效的優(yōu)勢(shì)。一臺(tái)螺旋焊管機(jī)組的生產(chǎn)量相當(dāng)于5-8臺(tái)直縫焊管設(shè)備，如何使多臺(tái)卷管設(shè)備生產(chǎn)線都能夠達(dá)到同一制作標(biāo)準(zhǔn)，即按統(tǒng)一的生產(chǎn)工藝規(guī)范和質(zhì)量保證體系生產(chǎn)以滿足焊接質(zhì)量要求與管道制造等級(jí)將是一項(xiàng)繁重的工作。

　　多頭生產(chǎn)勢(shì)比增加工程管理與質(zhì)量監(jiān)督的工程量。多臺(tái)直縫卷管機(jī)組及相應(yīng)的焊接設(shè)備，其操作人員的操作技能、質(zhì)量意識(shí)、分布的點(diǎn)和控制程序的差異將帶來(lái)生產(chǎn)管理、計(jì)劃進(jìn)度、檢查驗(yàn)收、交付協(xié)調(diào)等方面的諸多困難，極易造成管理與協(xié)調(diào)上的忙亂和生產(chǎn)廠家與施工單位的質(zhì)量推諉。

　　質(zhì)量保證

　　按照螺旋焊管生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，螺旋焊縫鋼管的主要檢驗(yàn)/控制項(xiàng)目包括：

　　外形尺寸：鋼管外徑、壁厚、橢圓度、彎曲度、管端垂直度、

　　長(zhǎng)度外觀質(zhì)量：焊縫余高、錯(cuò)邊、鋼管表面、分層、夾雜、焊縫缺陷判定

　　化學(xué)成分

　　焊接接頭拉伸試驗(yàn)

　　靜水壓試驗(yàn)

　　酸蝕檢驗(yàn)

　　無(wú)損檢驗(yàn)

　　而直縫焊管沒(méi)有相應(yīng)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

　　一般螺旋焊管機(jī)組均采用在線連續(xù)檢驗(yàn)方式來(lái)保證焊縫的的焊接質(zhì)量，這是螺旋焊管生產(chǎn)區(qū)別于直縫焊管生產(chǎn)的另一重要特征。連續(xù)檢驗(yàn)有利于焊接缺陷的監(jiān)控、焊接質(zhì)量的穩(wěn)定、焊接等級(jí)的保證。

　　由于生產(chǎn)工藝的限制，直縫焊管極難實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷檢驗(yàn)。這將使焊接隱患與質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)機(jī)率增加，甚至影響將來(lái)管線運(yùn)行的整體工作可靠性。

　　生產(chǎn)資質(zhì)

　　螺旋焊管生產(chǎn)廠家應(yīng)持有國(guó)家頒發(fā)的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證。許可證制度要求螺旋焊管的生產(chǎn)廠家首先應(yīng)通過(guò)國(guó)家認(rèn)定的權(quán)威檢定機(jī)構(gòu)的審查考核，具備相應(yīng)的生產(chǎn)手段、檢驗(yàn)設(shè)備，質(zhì)量保證體系運(yùn)行良好有效，產(chǎn)品應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)和質(zhì)量規(guī)范的要求，經(jīng)國(guó)家工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證辦公室確認(rèn)后發(fā)證。所以螺旋焊管生產(chǎn)廠家均有較為完善的質(zhì)量保證體系和質(zhì)量控制的運(yùn)作程序。

　　直縫焊管生產(chǎn)廠家沒(méi)有工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證的要求。

　　價(jià)格分析

　　由于熱軋卷板的材質(zhì)技術(shù)性能和生產(chǎn)技術(shù)工藝要求較高，故一方面國(guó)內(nèi)符合標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)廠家比鋼板生產(chǎn)廠家要少，另一方面其生產(chǎn)工藝和品質(zhì)等級(jí)決定其市場(chǎng)價(jià)位亦高于熱軋鋼板。這是螺旋焊管的市場(chǎng)售價(jià)高于直縫焊管的主要原因。對(duì)于鋼管銷售價(jià)格的組成，材料價(jià)格是主導(dǎo)甚至是決定性因素。

　　認(rèn)真考察螺旋焊管與直縫焊管的價(jià)格差異，螺旋焊管的價(jià)位略高于直縫焊管是由于生產(chǎn)主材的價(jià)格差異所致。然而鋼管制作僅只是項(xiàng)目工程的一部份，若考慮到工程整體質(zhì)量、項(xiàng)目綜合造價(jià)等因素，螺旋焊管仍具有整體優(yōu)勢(shì)。

　　定尺長(zhǎng)度與價(jià)格

　　生產(chǎn)定尺長(zhǎng)度管比通常長(zhǎng)度管的成材率下降幅度較大，生產(chǎn)企業(yè)提出加價(jià)要求是合理的。加價(jià)幅度各企業(yè)不盡一致，一般為基價(jià)基礎(chǔ)上加價(jià)10%左右。定尺長(zhǎng)度應(yīng)在通常長(zhǎng)度范圍內(nèi)，是合同中要求的某一固定長(zhǎng)度尺寸。但實(shí)際操作中都切出絕對(duì)定尺長(zhǎng)度是不大可能的，因此標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)定尺長(zhǎng)度規(guī)定了允許的正偏差值。若標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)倍尺長(zhǎng)度偏差及切割余量規(guī)定時(shí)，應(yīng)由供需雙方協(xié)商并在合同中注明。倍長(zhǎng)尺度同定尺長(zhǎng)度一樣，會(huì)給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)成材率大幅度降低，因此生產(chǎn)企業(yè)提出加價(jià)是合理的，其加價(jià)幅度同定尺長(zhǎng)度加價(jià)幅度基本相同。

　　等離子切割煙塵

　　等離子在切割工件過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的化金屬蒸氣、臭氧、氮氧化物煙塵，會(huì)嚴(yán)重污染周圍環(huán)境。解決煙塵問(wèn)題的關(guān)鍵是如何把等離子煙塵全部吸入到除塵設(shè)備中，從而防止空氣污染。

　　而對(duì)于螺旋焊管等離子切割，除塵的難點(diǎn)是：

　　1、等離子槍的噴嘴在切割時(shí)空氣同時(shí)向兩個(gè)反方向吹出，從而使煙塵從螺旋鋼管的兩端冒出，而安裝在螺旋鋼管的一個(gè)方向的吸氣口是很難將煙塵很好回收。

　　2、吸入口外圍冷空氣從機(jī)器空隙外進(jìn)入吸入口且風(fēng)量很大，使螺旋鋼管內(nèi)煙塵和冷空氣的總量大于除塵器吸入的有效風(fēng)量，從而切割煙塵徹底吸收變得不可能完成。

　　3、由于切割部位距離除塵吸入口較遠(yuǎn)，到達(dá)吸入口處的風(fēng)力難以抽動(dòng)煙塵。

　　為此，吸塵罩的設(shè)計(jì)原則是：

　　1、除塵器吸入的風(fēng)量要大于等離子切割所產(chǎn)生的煙塵和管道內(nèi)部空氣的總量，應(yīng)該是在螺旋鋼管內(nèi)部形成一定量的負(fù)壓腔，而且盡量不讓外界的空氣大量進(jìn)入螺旋鋼管，才能有效地將煙塵吸進(jìn)除塵器。

　　2、在螺旋鋼管切割點(diǎn)以后的位置將煙塵堵住，吸入口處盡量避免冷空氣進(jìn)入螺旋鋼管內(nèi)部，在螺旋鋼管內(nèi)部空間形成一個(gè)負(fù)壓

　　將煙塵擋板安裝在螺旋鋼管內(nèi)部隨行小車上并置于等離子槍切割點(diǎn)大約500mm處，在螺旋鋼管切斷后停留一下，達(dá)到將煙塵全部吸收。注意煙塵擋板需準(zhǔn)確定位在切斷后的位置。此外為使支撐煙塵擋板的隨行小車與螺旋鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)相互吻合，必須讓隨行小車的走輪角度與內(nèi)輥角度保持一致。

　　對(duì)于直徑大約800mm的大口徑螺旋焊管等離子切割，可以采用該方法;對(duì)于直徑小于800mm，管徑小煙塵不能從出管方向冒出，不必安裝內(nèi)部擋板。但在成型器煙塵吸入口處，必須有遮擋冷空氣進(jìn)入的外部擋板。

　　螺旋焊管的優(yōu)缺點(diǎn)

　　螺旋焊管的優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)使用同一寬度的帶鋼能夠生產(chǎn)出不同直徑的鋼管，尤其是可用窄帶鋼生產(chǎn)大直徑的鋼管。

　　(2)同等壓力條件下，螺旋形焊縫所承受的應(yīng)力比直縫小，為直縫焊管的75%～90%，因而能夠承受較大的壓力。與相同外徑的直縫焊管相比較，在承受同等壓力的情況下，壁厚可減小10%～25%。

　　(3)尺寸精確，一般直徑公差不超過(guò)0.12%，撓度小于1/2000，橢圓度小于1%，一般可以省去定徑和矯直工序。

　　(4)可連續(xù)生產(chǎn)，理論上可以生產(chǎn)無(wú)限長(zhǎng)鋼管，切頭、切尾損失小，可提高金屬利用率6%～8%。

　　(5)和直縫焊管相比其操作靈活、更換品種調(diào)整方便。

　　(6)設(shè)備重量輕、初投資少。可做成拖車式流動(dòng)機(jī)組，直接在敷設(shè)管道的施工工地生產(chǎn)焊管。

　　(7)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。

　　螺旋焊管的缺點(diǎn)是：由于使用成卷帶鋼為原料，有一定的月牙彎，且焊接點(diǎn)是在具有彈性的帶鋼邊緣區(qū)，因此不易對(duì)準(zhǔn)焊炬，影響焊接質(zhì)量。為此，要設(shè)置復(fù)雜的焊縫跟蹤和質(zhì)量檢查設(shè)備。

　　執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

　　承壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管SY5036-83主要用于輸送石油、天然氣的管線;承壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管SY5038-83，用高頻搭接焊法焊接的，用于承壓流體輸送的螺旋縫高頻焊鋼管。鋼管承壓能力強(qiáng)，塑性好，便于焊接和加工成型;一般低壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管SY5037-83，采用雙面自動(dòng)埋弧焊或單面焊法制成的用于水、煤氣、空氣和蒸汽等一般低壓流體輸送用埋弧焊鋼管。

　　螺旋鋼管的常用標(biāo)準(zhǔn)一般分為:SY/T5037-2000(部標(biāo)、也叫 普通流體輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼管)、GB/T9711.1-1997(國(guó)標(biāo)、也叫石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第一部分：A級(jí)鋼管(要求嚴(yán)格的有GB/T9711.2 B級(jí)鋼管))、API-5L(美國(guó)石油協(xié)會(huì)、也叫管線鋼管;其中分為PSL1和PSL2兩個(gè)級(jí)別)、SY/T5040-92(樁用螺旋縫埋弧焊鋼管)。