直縫埋弧焊鋼管在長(zhǎng)輸油管道中的應(yīng)用

一、鋼管的設(shè)置及用量在長(zhǎng)輸管道的建設(shè)中，管道中的管道比例占相當(dāng)大的比例。一般來(lái)說(shuō)，管道中的管道投資約占項(xiàng)目總投資的35%40%。如何選擇價(jià)格合理、性能優(yōu)良的管材就顯得尤為重要,管材的合理選擇對(duì)節(jié)省建設(shè)投資、方便施工及管道系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)有很重要的影響。長(zhǎng)輸油氣管道鋼管有高頻直縫電阻焊鋼管、螺旋埋弧焊鋼管、直縫埋弧焊鋼管。高頻直縫電阻焊鋼管的管徑范圍有限,國(guó)內(nèi)一般限于?406.4mm以內(nèi)的鋼管,在日本最大的管徑已經(jīng)達(dá)到了?508mm。用于大口徑的制管形式有螺旋埋弧焊、直縫埋弧焊兩種。螺旋焊縫鋼管因其制管工藝和成形特點(diǎn)存在許多缺點(diǎn),在長(zhǎng)輸管道中所占比例正在逐漸下降。在國(guó)外,特別是許多歐美國(guó)家,已經(jīng)禁止使用螺旋埋弧焊鋼管作為線路主體用鋼管。而直縫埋弧焊鋼管以其特有的優(yōu)點(diǎn)正廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)輸油氣管道中,其優(yōu)點(diǎn)如下。2003-11-12)二、成形方法:主要有3種直縫埋弧焊鋼管成形方式有連續(xù)扭轉(zhuǎn)成形法(HME)、排輥成形法(CFE)、UingOingExpanding成形法(UOE)、輥壓彎曲成形法(RBE)、JingCingOingExpanding成形法(JCOE)等,但應(yīng)用最廣泛的是UOE、RBE、JCOE三種成形法。1、ueo生成設(shè)備UOE鋼管機(jī)組成形工藝分三步完成,即預(yù)彎邊、U形壓力機(jī)成形和O形壓力機(jī)成形,最后是對(duì)全管進(jìn)行冷擴(kuò)徑,以消除制管過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力。該成形機(jī)組設(shè)備龐大,造價(jià)高,每套成形設(shè)備需要配備多套鋼管內(nèi)、外焊機(jī),生產(chǎn)效率高,年生產(chǎn)能力為30×104～100×104t。由于是仿形成形,所以成形設(shè)備較多,一種直徑的鋼管就需要一套特定的成形模具,更換產(chǎn)品規(guī)格時(shí),需要更換這些模具。成形后的焊管內(nèi)部應(yīng)力較大,一般都配備了擴(kuò)徑機(jī)。UOE機(jī)組工藝成熟,自動(dòng)化水平高,產(chǎn)品質(zhì)量可靠,但機(jī)組設(shè)備投資巨大,適合于生產(chǎn)批量大的產(chǎn)品。目前世界上已有UOE機(jī)組40余套,大部分在發(fā)達(dá)國(guó)家,廣東省的番禺珠江鋼管有限公司于1999年從美國(guó)引進(jìn)首條UOE機(jī)組生產(chǎn)線。2、rbe制管機(jī)組RBE成形的階段為輥壓、彎曲和擴(kuò)徑,生產(chǎn)工藝成熟,過(guò)去的RB主要用于制造外徑較大且長(zhǎng)度較短的壓力容器、結(jié)構(gòu)鋼及給排水管。由于一般企業(yè)難以承受UOE制管機(jī)組的巨大投資,在RB基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的RBE制管機(jī)組具有投資小、批量適中、更換產(chǎn)品規(guī)格方便等特點(diǎn),因而得到較快的發(fā)展。用此種成形工藝生產(chǎn)出來(lái)的焊管在質(zhì)量和性能上接近UOE鋼管,因此在大部分情況下可以代替UOE焊管。RBE制管機(jī)組是以三輥滾壓來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼管成形的,其制管過(guò)程是,三輥成形機(jī)將鋼板滾壓成一定口徑的鋼管,然后用成形輥將其邊緣彎曲,也可以采取后彎邊。由于是三輥連續(xù)輥壓彎曲成形,因此在鋼管成形過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力分布較均勻,但在改變產(chǎn)品規(guī)格時(shí),需要更換芯輥,并適當(dāng)調(diào)整下輥。該成形設(shè)備的一套芯輥可以兼顧幾種規(guī)格的產(chǎn)品。缺點(diǎn)是生產(chǎn)規(guī)模小,由于受芯輥強(qiáng)度和剛度等方面的影響,鋼管壁厚和管徑受到了很大的限制。3、模壓成形技術(shù)JCOE成形有三個(gè)階段,即先將鋼板壓成J形,然后再依次壓成C形和O形,E代表擴(kuò)徑(Expanding)。JCOE成形制管機(jī)組是在UOE成形工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,它借鑒U形的工作原理,將UOE成形工藝分布實(shí)施,使成形機(jī)的噸位大大減少,從而節(jié)省了設(shè)備的投資。生產(chǎn)出來(lái)的鋼管在質(zhì)量上與UOE焊管相同,但產(chǎn)量比UOE焊管機(jī)組低,這種工藝容易實(shí)現(xiàn)成形過(guò)程中的自動(dòng)化控制,產(chǎn)品成形質(zhì)量較好。JCOE成形設(shè)備大體可以分成兩種形式,一種是折彎成形,另一種是模壓成形。折彎成形主要用于厚板和中厚板的成形工藝,步幅較小,產(chǎn)量較低。成形過(guò)程是先在彎邊機(jī)上將鋼板兩個(gè)邊緣按焊管的曲率半徑滾壓成弧形,然后用成形機(jī)經(jīng)過(guò)多次步進(jìn)沖壓將鋼板的一半壓成C形,再?gòu)匿摪宓牧硪贿呴_(kāi)始沖壓,經(jīng)過(guò)多次步進(jìn)沖壓,將鋼板的另一邊也壓成C形,從而使整塊的鋼板成為開(kāi)口的O形。模壓成形主要用于薄板和中厚板的成形,與折彎成形相比,主要是成形機(jī)壓頭不同,折彎成形機(jī)壓頭的截面為T形(單位面積壓力較大),模壓成形機(jī)的壓頭為倒T形(單位面積壓力相對(duì)要小),并且壓頭按一定的曲率制造。成形步驟基本與折彎成形相同,先將鋼板的一半經(jīng)過(guò)多次步進(jìn)沖壓壓成C形,再將鋼板的另一邊也壓成C形,然后再將其兩邊彎成要求的弧度,最終使整塊鋼板成為開(kāi)口的O形。在整個(gè)成形過(guò)程中,上下壓頭以及送板機(jī)械手的操作均采用計(jì)算機(jī)控制,可以根據(jù)不同的鋼級(jí)、壁厚、板寬自動(dòng)調(diào)整壓下量、壓下力和鋼板進(jìn)給量,同時(shí)上下模具有補(bǔ)償變形功能,可以有效地避免模具變形對(duì)成形所造成的不良影響,保證鋼板在壓制過(guò)程中全長(zhǎng)方向的平行度。成形時(shí)送進(jìn)步長(zhǎng)均勻,可以保證鋼管的圓度和焊接邊的平行度。JCOE成形方式主要特點(diǎn)是在生產(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)量適中等優(yōu)點(diǎn),適用于中小型直縫埋弧焊鋼管的生產(chǎn)。近幾年,日本、德國(guó)、印度、印度尼西亞等國(guó)家建設(shè)了數(shù)套JCOE直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)機(jī)組,我國(guó)的巨龍鋼管有限公司(原華北石油鋼管廠)于2000年4月引進(jìn)了首套JCOE直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)機(jī)組。上述幾種成形方式性能參數(shù)見(jiàn)表1。直縫埋弧焊鋼管選擇何種成形方式取決于產(chǎn)品規(guī)模、企業(yè)承受能力等綜合因素,通過(guò)對(duì)UOE、RBE和JCOE三種成形法綜合比較,JCOE工藝是目前最先進(jìn)、最適合輸氣管道市場(chǎng)需求的工藝,中等投資規(guī)模的企業(yè)也能夠承受得起,可以以最小的投資獲得最佳的設(shè)備和工藝配置,既可以保證產(chǎn)品質(zhì)量,又能最大限度地滿足長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)的需求。三、直縫埋弧焊鋼管(1)對(duì)于調(diào)峰要求很高的管道,由于用戶的用氣量很不均勻,管道壓力波動(dòng)頻繁,鋼管承受的交變應(yīng)力很大,管材中已有的缺陷將在交變應(yīng)力下擴(kuò)展,如果選用焊縫多、缺陷幾率高的螺旋焊縫鋼管,管道的安全運(yùn)營(yíng)將得不到保證。(2)管道穿越地震斷裂帶或通過(guò)局部高烈度地震區(qū)域,由于這些地段的地質(zhì)活動(dòng)頻繁,會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生縱向或軸向的交變應(yīng)力。螺旋焊縫多,缺陷幾率高于直縫埋弧焊鋼管,在長(zhǎng)期的應(yīng)力作用下,螺旋焊縫鋼管發(fā)生事故的幾率大大高于直縫埋弧焊鋼管,因此,在這種地帶應(yīng)選用直縫埋弧焊鋼管。(3)對(duì)內(nèi)、外防腐層要求很高的管道,應(yīng)采用直縫埋弧焊鋼管。螺旋埋弧焊鋼管焊道多,焊縫余高一般比直縫埋弧焊鋼管高,在對(duì)鋼管進(jìn)行內(nèi)、外防腐時(shí),防腐材料與裸管的結(jié)合度不如直縫埋弧焊鋼管緊密,防腐效果也沒(méi)有直縫埋弧焊鋼管好。(4)對(duì)于重要的穿跨越工程,應(yīng)使用直縫埋弧焊鋼管。由于日后的維護(hù)管理都比一般線路段困難,因此,采用性能優(yōu)良的直縫埋弧焊鋼管尤為必要。(5)對(duì)于管道薄弱環(huán)節(jié),如熱煨彎頭管材,應(yīng)采用直縫埋弧焊鋼管。熱煨彎頭由于方向改變,其所承受的內(nèi)外力比一般線路直管段要大,由于在煨制過(guò)程中受各種因素的影響,其應(yīng)力不容易消除,是長(zhǎng)輸管道中比較薄弱的環(huán)節(jié),采用綜合性能好的直縫埋弧焊鋼管可以彌補(bǔ)這些不足。(1)沒(méi)有拆