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直缝钢管焊接工艺和残余弹复问题

2017-07-16 14:50:07

直缝钢管在焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、直缝钢管的焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性。这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以焊件的焊接质董。

直缝钢管是两种或两种以同种或异种材料通过原子或分子之问的结合和扩散连接成一体的工艺过程,促使原子和分子之问产生结合和扩散的方法是加热或加压,或同时加热又加压。

另外,焊接足一个局部的加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩氵冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要焊

接应力,矫正焊接变形。

直缝钢管对接接头焊缝的横截面形状,决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口型式。焊接较厚的钢板时,为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口,以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口型式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口型式时,除焊透外还应考虑施焊方便,填充金属蚩少,直缝钢管的焊接变形小和坡口加工费用低等因素。

焊接钢管残余弹复问题:

焊接钢管由于管坯内部所残存的这部分弹复弯矩(简称残余弹复弯矩或残余弯矩)所引起的残余应力对焊接钢管的服役性能有着显著的影响,因此,业内人士对焊接钢管的残余弹复问题的认识与研究日趋重视。目前,购方在订购钢管时,为了管线(尤其是一些重要的油气输送管线)运行的,对焊管的残余弹复控制通常进行明确的量化限定并附加在要求为严格的钢管订货补充技术条件中。这一做法已成为目前通行的一种惯例。在焊接钢管的制造过程中带钢沿的角度和方向被送进上卷式成型器,经过三辊式弯板机的弯曲变形、外抱辊或内撑辊的定径成型、内外焊装置的焊接等过程后,会在成品管坯的内部残存一部分弹复弯矩。这部分弹复弯矩与使管坯保持为圆形所需的力矩相平衡,且使管坯自身时刻处于一种趋于弹性恢复的状态。如果将管坯沿其轴向切割开并去除其圆周方向的约束,则这部分残存的弹复弯矩就会自由释放,从而导致管坯发生弹复。这就是所谓的焊接钢管残余弹复问题。焊接钢管焊接完毕之后没有冷扩径工序,使得焊接完毕之后焊管内鄙的残余应ヵ表现型式复杂多样,如分布不均匀、峰值较高等,而且各厂家生产的直缝焊管残余应力差异较大。焊接钢管内部存在较大的残余拉应力是限制焊接钢管使用的主要原因之

一。这种残余拉应力一方面和输送压力叠加在一起成为裂纹失稳扩展的驱动力;另一方面由于残余应力分布的不均匀性,使焊接钢管的局部存在较高的残余拉应力,该局部较高的应力与工作压力叠加后,在有腐蚀介质存在时,极易产生应力腐蚀破坏或腐蚀疲劳破坏,造成管道早期失效:这也是人们认为焊接钢管的性比UOE焊管低的原因之二。而且随着输送压力的提高和焊管钢级的提高,这一问题显得加突出。然而,对外定径成型器来说,当带钢在成型器的三辊弯板机中弯曲变形所形成的弯曲曲率1/R2大于成品管坯的弯曲曲率1/R。时,通过借助增设于管坯输出的螺旋方向上的一种阻尼装置(需要进行设计)所提供的约束和控制,依然可以使处于小管径状态下α2(Ro)的管坯在被焊接之前能够向外扩胀至规定管径RO并达成外抱辊对管坯定径的目的。如图633所示ε这样一来,所制造出的管坯就会具有周向负弹复特性。也就是说,对外定径成型器来说,当其借助一种经过设计的阻尼装置所提供的约束作为辅助控制手段时。也可以制造出具有周向负弹复特性的管坯。虽然这种阻尼装置目前还没有应用,但这种ェ艺措施的合理性和可行性不能被否认,以上是介绍焊接钢管的弹复特性。

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