压力管道工程中的钢管制造工艺

2022-01-12

1. 高频电阻焊焊管

高频电阻焊焊管是带钢在焊管机组，经多道轧辊滚压冷成型逐渐卷起，形成有开口间隙的圆形管坯，调整挤压辊的压下量，使焊缝间隙控制在1至3mm，并使焊口两端齐平。利用50KHz~400KHz的高频交流电的趋肤效应和邻近效应，在管坯开口边缘处形成一个电磁感应回路，产生强大而集中的热效应，在很短的时间内使焊缝边缘迅速加热到焊接所需温度, 经压辊挤压后，熔融状态的金属实现晶间压接接合，快速冷却后形成一条牢固的对接焊缝。因此, 带卷的分条质量、同板差、轧辊机组的运行精度都对焊缝间隙及錯边量产生很大影响。如间隙过大，则造成邻近效应减少，涡流热量不足，焊缝晶间接合不良而产生未熔合或开裂。如间隙过小则造成邻近效应增大，焊接热量过大，造成焊缝烧损或者焊缝经挤压、滚压后形成深坑，影响焊缝质量。

高频直缝焊管的焊接速度可达数十米至一百余米/分。因此焊接电流、电压及机组运行速度将直接影响到焊接质量的稳定性。ERW焊接为压接方式，而不是熔融焊接，冷却速度很快, 焊接热影响区相对较小。焊缝的淬硬强度和韧性与母材不同。熔融金属挤压形成的内侧焊接毛刺缺口效应及焊缝的淬硬组织是高频直缝焊管质量可靠性的最大隐患。

因此，虽然GB/T 9711 ERW管在焊缝热处理、母材质量等级以及焊缝无损检验要求上，较GB/T 3091 Q235 ERW管有较大提高，但仍然难以完全消除笔者对电阻焊焊管质量稳定性以及内侧焊道缺口效应的担忧。为此，参照长输管道行业的设计潛规，把GB/T 9711 PSL 1 ERW管的适用压力放宽到4.0MPa；而GB/T 9711 PSL 2 ERW管，限制用于输油之類液体管道。

由于工业管道规范对电阻焊规定了纵缝焊接质量系数，即使提高了无损检测要求也不得大于0.85的规定，因此也限制了电阻焊焊管在剧烈循环工况和GC 1管道的使用。此外尚需提醒用户的是，由于电阻焊焊管生产效率高，成本低，行业门槛低，采购时应对焊管厂能否严格执行管綫钢管的质量管理模式進行考察和認证，以杜绝鱼目混珠，假冒伪劣。

2.无缝钢管

无缝钢管是工业管道常用的制管型式。如前所述，GB/T 9711 PSL 1各种钢级无缝钢管的质量等级基本上处于GB/T 8163相同的水平。而GB/T 9711 PSL2各钢级无缝钢管的成分控制、热处理、力学性能和抗脆断能力、无损检测、压力试验等环节，均有大幅度提高。因此，GB/T 9711 PSL2无缝管在相应适用温度范围内，可符合GC 1级管道的要求。而且X70、X80还是按照ASMEB31.3 K类管道(超高压管道,许用应力为屈服強度的三分之二)可焊高強度碳钢钢管的不二选项。根据笔者的经验，GB/T 9711 PSL2 L245和L390相对于GB/T 6479、9948、5310的20G和Q345,有更高的性价比和经济价值。

3. 直缝埋弧焊焊管(板焊管)

如前所述，双面直缝埋弧焊DSAW钢管是GB/T 9711对长输管道及工业管道领域贡献的最大亮点, 弥补了工业管道行业缺乏大口径高质量焊接钢管的缺陷。ASME/ASTM 压力设备用大口径直缝双面埋弧焊钢管 A671、A672、A691的技术特征,笔者总结于下:

①容器级钢板；②板厚负偏差0.3mm；③DN400以上直缝双面电熔焊;④Class 22和Class21要求焊缝100% XT(UT);⑤Class 22和Class21要求焊后热处理;⑥Class22钢管应经水压试验,水压试验压力为 60-50%屈服强度,但不大于19.0MPa。

GB/T 9711 PSL 2 DSAW管与ASME/ASTMA671的差别主要在于板厚负偏差及焊后热处理方面。但这两项差别並不影响管线钢DSAW钢管的质量等级。其中焊后热处理一项, 由于GB/T 9711 PSL 2 DSAW管的壁厚不大于25mm、板材的微合金化减除了过热区晶粒粗大的隐患、且辅以冷扩径和水压试验对部分消除焊接应力的作用,因此综合效果可等同于ASME/ASTM A671的焊后热处理。至于板厚负偏差一项, 仅仅是A671提供给用户和设计者的心灵鸡汤, 因为板焊管的理論重量是按板厚正负偏差的中间值计算 ,而不是按名义厚度计算的, 因此在板厚正负偏差带不变的前提下,无論负偏差大小, 用户是沾不到任何便宜的。由此可知, GB/T 20801.2-2020对板焊管的各项要求，都是以GB/T 9711 PSL 2 DSAW管为模板编制的。

4. 对GB/T 37577-2019之我見

近日获悉GB/T 37577-2019＂低温管道用大口径焊接钢管＂批准並颁布实施。因为该标准中下列各项背离了低温大口径焊接钢管的基本要求和材料焊接接头目前可能达到的抗脆断能力,对设计选用者产生许多误导作用。

①“外径114.3mm以上”？

笔者的观点:外径114.3mm直缝双面焊,不可能﹗螺旋焊管,不允许！

②“焊管制造方式采用HFW或EFW”？

笔者的观点: HFW,不允许！螺旋焊管,不允许！单面焊EFW或单面焊双面成型，不允许！

③ “厚度不大于75mm” ？

笔者的观点: 75mm低温管道尚无可预見需求,更何况在标准所示GB/T 3531的牌号中尚无30mm以上厚板大线能量自动或半自动电熔焊可达到母材抗脆断能力的成熟焊接工艺;

④“标准推荐的焊后热处理制度及其免除”

笔者的观点: 为改善近缝区的抗脆断能力恐怕不是传统的回火制度所能胜任的。即使是表列的传统回火制度亦需对保温温度及冷却速度進行调整。否则对焊接热影响区的抗脆断能力可能是负面作用。