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直缝埋弧焊钢管优越性和焊缝产生气孔原因

2017-02-27 15:23:38

直缝埋弧焊钢管成型原理是使带钢在横断面上不等曲率弯曲和纵向变形连续运行的复合过程,而带钢的弯曲则是一个多向受力的变形过程。直缝焊管成型理论的基本原理是通过外力的作用使钢带产生弹塑性变形制成所需要的管子形状和尺寸。由于钢板在形成管子过程中的变形主要表面在连续的横向和纵向两个方面,而施加其上的约束力则是通过轧辊的孔型和轧机布置2个方面来实施的,轧辊孔型是使钢板产生横向变形,轧机布置是使钢板产生纵向变形,具体操作和机型有多种区别,在工程上就是把钢板的连续变形过程分阶段予以实施,由相应的轧机来实现。纵向变形指平板在轧制方向上变为圆筒形的变形,横向变形是指管坯横断面的弯曲变形。焊管成型过程大致分为3个阶段:粗成型段、中间过渡阶段和精成型阶段,它们的共性都是“椭圆一圆”的原理,而造成孔型系统变形花的原因为千差万别,主要在条件的不同,有边缘弯曲法、圆周弯曲法、中心弯曲法等经典的方法以及后来派生出来的单半径、双半径、“w”成型法等。辊式成型及排辊成型变形花都是收缩式,其椭圆断面长径处于横向。

直缝埋弧焊钢管焊缝的气孔不仅影响管道焊缝致密性,造成管道泄漏,而且会成为腐蚀的诱发点,严重降低焊缝强度和韧性。焊缝产生气孔的因素有:

1、焊剂成分。焊接含有适量的CaF2和SiO2时,会反应吸收大量的H2,生成稳定性很高且不溶于液态金属的HF,从而可以防止氢气孔的形成。

2、焊剂的堆积厚度一般为25-45mm,焊剂颗粒度大、密度小时堆积厚度取大值,反之取小值;大电流、低焊速堆积厚度取大值,反之取小值,此外,夏天或空气湿度大时,回收的焊剂应烘干后再使用。

3、钢板表面处理。为避免开卷矫平脱落的氧化铁皮等杂物进入成型工序,应设置板面清扫装置。

4、钢板板边处理。钢板板边应设置铁锈和毛刺装置,以减少产生气孔的可能。装置的位置好安装在铣边机和圆盘剪后,装置的结构是一边2个上下位置可调整间隙的主动钢丝轮,上下压紧板边。

5、焊缝形貌。焊缝的成型系数过小,焊缝的形状窄而深,气体和夹杂物不容易浮出,易形成气孔和夹渣。一般焊缝成型系数控制在1.3-1.5,厚壁的焊接钢管取大值,薄壁取小值。

6、减小次级磁场。为了减少磁偏吹的影响,应使工件上焊接电缆的连接位置仅可能远离焊接终端,避免部分焊接电缆在工件上产生次级磁场。

7、工艺方面。应适当降低焊接速度或增大电流,从而延迟焊缝熔池金属的结晶速度,以便于气体逸出,同时,如果带钢递送位置不稳定,应及时进行调整,通过频繁微调前桥或后桥维持成型,造成气体逸出困难。

直缝埋弧焊钢管直径范围在406~1600mm之间,在情况下甚至可以大,管壁厚度与管径的比值约为0.06~0.08。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广泛的焊接方法是埋弧焊,其好、生产率高、技术成熟、稳定。

直缝埋弧焊钢管是通过高频焊接机组将的规格的长条形钢带焊接钢管连接圆管。高频电阻焊钢管因它焊接过程与埋弧焊相比,ERW工艺在焊接过程中不添加任何焊接材料,焊缝成型没有经过热熔化状态,只是焊缝金属经过再结晶过程,故形成的焊缝与母材的化学成份一致,钢管焊接后经过退火处理,制造成型冷加工内应力,焊接内应力均,因此ERW钢管综合机械性能较好。

1、焊缝间隙的控制:将带钢送入焊接钢管机组,经多道轧辊滚压,带钢逐渐卷起,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1~3mm,并使焊口两端齐平。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,影响焊缝表面。

2、焊接温度控制:当输入热量不足时,被加热的焊缝边缘达不到焊接温度,金属组织仍然保持固态,形成未熔合或未焊透;当输入热时不足时,被加热的焊缝边缘超过焊接温度,产生过烧或熔滴,使焊缝形成熔洞。

3、高频感应圈位置的调控:高频感应圈应尽量接近挤压辊位置。若感应圈距挤压辊较远时,加热时间较长,热影响区较宽,焊缝强度下降;反之,焊缝边缘加热不足,挤压后成型不良。

4、挤压力的控制:管坯的两个边缘加热到焊接温度后,在挤压辊的挤压下,形成共同的金属晶粒互相渗透、结晶,终形成牢固的焊缝。若挤压力过小,形成共同晶体的数量就小,焊缝金属强度下降,受力后会产生开裂;如果挤压力过大,将会使熔融状态的金属被挤出焊缝钢管,不但降低了焊缝强度,而且会产生大量的内外毛刺,甚至造成焊接搭缝等缺陷。

双面埋弧焊直缝钢管生产工艺才用JCOE工艺成型,成型工艺复杂,成型效率相对于高频焊管低,因此制造成本要高于高频焊直缝钢管。双面埋弧焊直缝钢管采用双面焊接,波板探→铣边→预弯边→JCO成型→预焊→内焊→外焊→波检验→X射线检查→扩径→水压试验→倒棱→波检测→X射线检查→管端磁粉检验→成品。钢管的内外表面应光滑,不允许有折叠、裂纹、分层、搭焊、断弧、烧穿及其他超过壁厚下偏差的缺陷存在。允许有不超过下偏差的其他局部缺陷存在。

双面埋弧焊直缝钢管扩径是一种利用液压或机械方式从钢管内壁加力使钢管沿着径向向外扩胀成型的压力加工工艺。机械方式比液压方式,设备简单且效率高,在世界上的几条大口径直缝钢管制管线扩径工序都被采用,其工艺为:机械扩径利用扩径机端部的分瓣的扇形块沿径向扩张,使管坯沿长度方向以步进方式,分段实现全管长塑性变形的过程。

1、初步整圆阶段。扇形块打开直到所有扇形块都接触到钢管内壁,此时步长范围内钢管内圆管中各点半径大小都几乎一致,钢管初步整圆。

2、名义内径阶段。扇形块从前段位置开始降低运动速度,直到抵达要求位置,这个位置是要求的成品管内圆周位置。

3、弹复补偿阶段。扇形块在2阶段的位置开始进一步将低速度,直到抵达要求位置,这个位置是工艺设计要求的弹复前钢管内圆周位置。

4、保压稳定阶段。扇形块在弹复前钢管内圆周位置一段时间保持不动,这是设备和扩径工艺要求的保压稳定阶段。

5、卸荷回归阶段。扇形块从弹复前钢管内圆周位置开始回缩,直到抵达初始扩径的位置,这是扩径工艺要求的扇形块小收缩直径。

双面埋弧焊直缝钢管焊接方法,它和前面的手工焊相同的地方是它还是采用渣保护,但是这个渣不是焊条的药皮,是专门熔炼出来的焊药。这个焊药系统由一个漏斗装的焊药通过一个管道输送到要焊接的前面。个不同是不采用焊条,采用焊丝,因为焊丝可以连续送给;焊条,我们烧完一根焊条总得有一个焊条头就给扔了,而且操作得停下来,换焊条然后再焊。改成焊丝以后,用送焊丝的装置和焊丝盘,连续地送给焊丝,这种焊接方法是连续送进的焊丝,在可熔化的颗粒状的焊剂覆盖下引燃电弧,使焊丝、母材和焊剂的一部分熔化和蒸发构成一个空腔,电弧是在空腔里面稳定燃烧,所以把它称之为埋弧自动焊。电弧是埋在空腔里边的。这种方法的优点是:

1、实现了自动化;

2、是在埋弧底下进行焊接,所以它的热交换和保护性能比较强,焊接出来的比较高;

3、由于埋弧自动焊中电弧埋在焊药底下,所以它可以采用大电流,焊接效率比较高,近我们正在进行的西气东输管道工程,管道是一种高强钢,这种管道在工厂里边先预制成一段,然后再拿到工地上,在野外焊接,这种管道在工厂制作的焊接的工艺就是采用埋弧焊,现在埋弧焊已经发展成为,有双丝埋弧焊,还有多丝埋弧焊,效率进一步提高。

双面埋弧焊直缝钢管表面膜受到破坏的形式是因为:

直缝钢管表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物,在潮湿的空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个微电池,引发了电化学反应,保护膜受到破坏,称之谓电化学腐蚀。直缝钢管表面粘附物汁液,在有水氧情况下,构成酸,长时间则酸对金属表面的腐蚀。直缝钢管表面粘附含有酸、碱、盐类物质,引起局部腐蚀。在有污染的空气中,遇冷凝水,形成硫酸、硝酸、醋酸液点,引起化学腐蚀。

我国近五年来,在钢结构应用大直径、厚壁、高钢级的双面埋弧焊直缝钢管,吸收引进钢管建筑结构和港口海工装备的设计理念,重视发展用钢管作为结构件,除了应用于建筑外,又成熟的运用于港口海工装备,了业界和同行的认可,取得了丰厚的成果。钢管结构是一种新型的节能环保的建筑体系。是一种重量轻、、性能好、节能环保、能循环使用的承重钢管结构,符合发展我国节能建筑和经济持续健康发展的要求。钢管结构的大优点是能将人们对建筑物、支撑物、承载物的功能要求、视觉要求以及效益要求地结合在一起。钢管结构较其他结构的优越性,可从构件的截面特性、受力性能、经济效益等几个方面对比得出。钢管结构凭借其自身优越的性能,近年来正在发展,应用范围几乎涉及所有钢结构。

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