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大口徑埋弧焊鋼直縫鋼管主要用于石油和天然氣的長(zhǎng)距離輸管道建設(shè)。一般認(rèn)為，埋弧焊直縫鋼管比螺旋埋弧焊鋼管焊縫短，殘余應(yīng)力小，尺寸精度較高，是國(guó)外油氣長(zhǎng)輸管線建設(shè)的主要用管。在我國(guó)西氣東輸管道工程中，雖然采用了埋弧焊直縫鋼管和螺旋埋弧焊鋼管混合使用的方式，但是，在三、四級(jí)環(huán)境地條件苛刻地區(qū)，仍然采用埋弧焊直縫鋼管。
從經(jīng)濟(jì)和社會(huì)角度考慮，工程采用的埋弧焊直縫鋼管的國(guó)產(chǎn)化率偏低，而且川氣東送工程用鋼管要求 大壁厚也高于以往管道工程，這對(duì)我國(guó)鋼板和鋼管生產(chǎn)企業(yè)提出了很大挑戰(zhàn)。有效控制國(guó)產(chǎn)大口徑、厚壁埋弧焊直縫鋼管以及鋼板產(chǎn)品質(zhì)量，是確保川氣東送工程建設(shè)質(zhì)量的 要任務(wù)。
一、埋弧焊直縫鋼管質(zhì)量影響因素
由于天然氣長(zhǎng)輸管線跨越距離長(zhǎng)，地理環(huán)境復(fù)雜，因此，影響管線正常服役的因素多種多樣，但主要的因素可以分為外部環(huán)境和管道本身的質(zhì)量情況。鋼管在內(nèi)在質(zhì)量是影響管質(zhì)量的重要因素，而影響鋼管內(nèi)在質(zhì)量的主要方面包括鋼管所用鋼板的質(zhì)量和鋼管制造工藝。
1.1 鋼板質(zhì)量
與鋼板質(zhì)量有關(guān)的表征參數(shù)主要有鋼級(jí)、化學(xué)成分、金相組織和力學(xué)性能等。 在高壓長(zhǎng)輸管線建設(shè)中采用高鋼級(jí)鋼管不僅可以降低建設(shè)成本，而且可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。因此，現(xiàn)代天然氣長(zhǎng)輸管線建設(shè)都傾向于采用高鋼級(jí)的管線鋼管，從而對(duì)高強(qiáng)度鋼板質(zhì)量提出了更高要求。
鋼板化學(xué)成分對(duì)其力學(xué)性能、焊接性能、熱處理性能等都有重要影響，尤其是一些非金屬元素。如磷含量影響鋼板的低溫沖擊韌性；硫含量過(guò)高，會(huì)使鋼板產(chǎn)生“熱脆”，并降低塑性和沖擊韌性。因此，需要對(duì)鋼板的化學(xué)成分進(jìn)行嚴(yán)格控制。金相組織是金屬材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)。目前國(guó)內(nèi)外商用管線鋼的金相組織主要有鐵素體+珠光體和針狀鐵素體型兩種。
采用針狀鐵素體型管線鋼是國(guó)際上高性能管線鋼的發(fā)展趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的鐵素體+珠光體管線鋼相比，這具有以下性能優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)良的強(qiáng)韌性，較高的形變強(qiáng)化抗力和較小的包辛格效應(yīng)，良好的焊接性和耐腐蝕性能等。
鋼板力學(xué)性能包括拉伸、沖擊、硬度等。力學(xué)性能指標(biāo)是用來(lái)衡量鋼管和鋼板性能的表征參數(shù)，決定了鋼管的 終服役性能。力學(xué)性能通過(guò)拉伸試驗(yàn)、正反彎曲試驗(yàn)、夏比沖擊試驗(yàn)、落錘撕裂試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)等來(lái)測(cè)量。
1.2 鋼管制造工藝
1.2.1 成形方式
成形質(zhì)量的好壞影響 終焊管的殘余應(yīng)力分布、回彈量和截面尺寸精度等。
直縫埋弧焊鋼管成形方式中，應(yīng)用 廣泛的是UOE、RBE和JCOE工藝。UOE成型工藝成熟，自動(dòng)化水平高，產(chǎn)口質(zhì)量可靠，但機(jī)組設(shè)備投資巨大；RBE成形工藝在產(chǎn)品規(guī)格方面比較靈活，缺點(diǎn)是生產(chǎn)規(guī)模小，鋼管壁厚和管徑受到很大的限制；JCOE成形工藝在生產(chǎn)小規(guī)模產(chǎn)品時(shí)能適應(yīng)較大的壁厚，具有投資中等、產(chǎn)品范圍廣、產(chǎn)是量適中等優(yōu)點(diǎn)。
1.2.2 焊接工藝
焊接埋弧焊直縫鋼管生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵工序。焊接材料，焊接速度，焊接電流、焊接電壓以及焊絲的排列、間距、傾角等工藝參數(shù)會(huì)影響焊縫的性能。
1.2.3 擴(kuò)徑
擴(kuò)徑是利用液壓力或機(jī)械力從鋼管內(nèi)壁使鋼管徑向向外擴(kuò)帳的一種工藝，可以消除鋼管成形以及焊接過(guò)程中形成的殘余內(nèi)應(yīng)力，提高鋼管幾何尺寸精度及強(qiáng)度。擴(kuò)徑率、液壓擴(kuò)役的壓力、機(jī)械擴(kuò)徑中的扇形塊數(shù)目、擴(kuò)徑速度以及潤(rùn)滑等條件對(duì)擴(kuò)徑質(zhì)量都有影響。
1.2.4 生產(chǎn)過(guò)程中的檢驗(yàn)
在鋼管生產(chǎn)過(guò)程中，需要進(jìn)行材質(zhì)的理化性能試驗(yàn)、超聲波探傷、X射線探傷、磁粉探傷等檢驗(yàn)。這些檢驗(yàn)項(xiàng)目的嚴(yán)格執(zhí)行可以隨時(shí)監(jiān)控鋼管生產(chǎn)情況，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)反饋和處理，保證鋼管生產(chǎn)質(zhì)量。
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