双面埋弧焊直缝钢管的介绍

埋弧焊钢管:是以带钢卷板为原料，常采用温挤压成型，自动双线双面埋弧焊工艺而成的螺旋焊管。【点击了解河北华洋钢管有限公司更多产品详情及报价】

埋弧焊接技术可以在许多焊接应用中使用户受益匪浅，可提高生产率、改善工作环境、确保质量稳定等。正在考虑在埋弧焊接工艺上做改变的金属加工制造厂，应该是想到了能从此工艺上得到很多好处。埋弧焊工艺是重工业应用的一项要求，例如管道、压力容器和储罐、机车制造和重型建筑/挖掘。非常适合需要高生产率的行业，尤其是涉及非常厚的材料焊接行业，可以从埋弧焊中获得很多益处。大量研究表明，管道在试压和运行前期发生环焊缝失效的原因包括环焊缝焊接缺陷、环焊缝性能不合格、变壁厚或错边、焊接接头低强匹配以及各种因素导致的附加载荷。

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直缝钢管是焊接钢管的一种，是指焊缝与钢管纵向平行的钢管，其生产工艺比较简单，整体成本低，有多种直径和壁厚可以定制挑选，可生产大口径、厚壁直缝钢管。根据生产工艺可以分为直缝埋弧焊钢管和直缝高频钢管，两种的生产工艺不同，下面将详细介绍。

1.板探：对生产大口径直缝埋弧焊钢管的钢板，先进行全板超声波检查，无伤无损则进入下一道生产工序；

2.铣边：通过铣床对钢板的两个边缘进行双面铣削，达到所需要的钢板宽度、钢板边缘平行度和坡口形状；

3.预弯边：使用预弯机将钢板的边缘弯曲，得到需要的钢板弧度；

4.成型：将预弯曲钢板的前半部分经过多次冲压，在JCO成型机上压成“J”形。然后，将钢板的另一半也弯曲并压制成“C”形，最后形成开口的“O”形；

5. 预焊：将成型的直缝焊钢管合缝通过气体保护焊（MAG）进行连续焊接；

6. 内焊：采用纵向多丝埋弧焊（最多可为四丝）在直缝钢管内侧进行焊接；

7. 外焊：采用纵向多丝埋弧焊在直缝埋弧焊钢管外侧进行焊接；

8. 第一次超声波检验：对直缝焊钢管内外焊缝及焊缝两侧母材进行检查；

9. 第一次X射线检查：对内外焊缝进行X射线工业电视检查，采用图象处理系统以保证探伤的灵敏度；

10. 扩径：对埋弧焊直缝钢管全长进行扩径以提高钢管的尺寸精度，并改善钢管内应力的分布状态；

11. 水压试验：在水压试验机上对扩径后的钢管进行逐根检验以保证钢管达到标准要求的试验压力，该机具有自动记录和储存功能；

12. 倒棱：将检验合格后的钢管进行管端加工，达到要求的管端坡口尺寸；

13. 第二次超声波检验：再次逐根进行超声波检验以检查直缝焊钢管在扩径、水压后可能产生的缺陷；

14.第二次 X射线检查：对扩径和水压试验后的钢管进行X射线工业电视检查和管端焊缝拍片：

15. 管端磁粉检验：进行此项检查以发现管端缺陷。

高频焊接工艺基于电磁感应原理，具有交流电荷在导体中AC电荷的集肤效应，邻近效应和涡流加热效应，将焊接的边缘钢材加热至熔融状态后，在辊挤压工艺中，可以使对接焊缝的晶间结合，以达到焊接的目的。

高频焊接是一种感应焊接，也叫做压力接触焊接，可以不需要焊接填充材料，没有焊接飞溅，焊接中受焊接热影响的区域狭窄，焊接后的成形漂亮，焊接的机械性能非常好。

钢管高频焊接利用交流电力的表皮效应和接近效应，将钢材辊轧成形后，形成截面被分割的圆形管坯。在管坯内感应线圈的中心附近旋转一个或一组阻抗器，在阻抗器和管坯的开口部形成电磁感应电路.表皮效果和接近效果，在管坯开口部的边缘产生强集中的热效应，将焊接边缘迅速加热到焊接所需的温度。

直缝焊管是直焊缝与钢管纵向平行的钢管，也被叫做直缝钢管，通过弯曲钢板或带钢然后焊接连接点而成。直缝焊管生产工艺简单、壁厚均匀、生产效率高、成本低、其规格调整灵活，可满足不同管径的要求，从而发展迅速，经常被用于各种工业生产和城市管道建设中。

1、锻钢：采用往复运动的锤的冲击力或压力机将坯料改成所需形状和尺寸的压力加工方法。

2、挤压：将金属放入封闭式挤压简中，在一端施加压力，从指定的模孔中挤压出金属，以获得相同形状和尺寸的成品的加工方法。它主要用于生产有色金属钢。

3、轧制：通过一对旋转辊的间隙（各种形状）使钢金属坯料通过的压力加工方法，由于辊的压缩，使材料截面减小，长度增加。

4、拉拔钢材：是将轧制的金属坯料（型材、管材、制品等）通过模孔拉拔成段以减少长度，主要用于冷加工。

根据直缝钢管的生产工艺，可分为高频直缝钢管和埋弧焊直缝钢管两种：

1、埋弧焊

首先要对整个钢板进行超声波检查，然后通过铣床对钢板的两个边缘表面进行双面铣削，利用预弯机设备对板的边缘进行预弯，使板的边缘具有符合要求的曲率。在此之后，利用JCO成型机预弯曲钢板，将一半钢板压成J形，冲压后将另一半压成C形，最后形成一个开放的O形。

成型的直缝焊钢管采用气体保护焊（MAG）连续焊接，纵向多丝埋弧焊（至多四丝）焊接直缝钢管的内侧，纵向多丝埋弧焊用于埋弧焊钢管外侧面的焊接。

2、高频焊接

高频焊接是根据交流电荷、电磁感应原理在导体中的涡流热流效应和蒙皮效应，将焊缝边缘钢加热至熔化状态，然后采用辊挤压工艺实现对接焊缝的晶间组合，从而达到焊接目的。高频焊接属于感应焊接。也可称之为压力基焊，不需要焊接填充材料，焊接时无飞溅，焊接热影响面积窄，焊接后成形美观，焊接力学性能良好。

直缝焊管从原材料到焊接再到成品都会经过系统的检测，以确保每个环节的质量，钢管焊接后会依次进行第一次超声波探伤（主要是两侧焊缝和母材的探伤）、第一次X射线探伤（以保证探伤的灵敏度）、直径膨胀和水压试验（水压试验机会的自动记录保存）。加工合格的直缝钢管，会进行第二次超声波探伤、第二次X射线探伤、管子末端磁粉检验等检验过程，完成整个加工过程。

1、射线探伤：射线探伤是利用射线可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种探伤方法，射线检验主要用于检验焊管焊缝内部的裂纹、未焊透、气孔、夹渣等缺陷。

2、超声波探伤：在金属及其它均匀介质传播中，由于在不同介质的界面上会产生反射，因此可用于内部缺陷的检验。超声波可以检验任何焊件材料、任何部位的缺陷，并且能较灵敏地发现缺陷位置，但对缺陷的性质、形状和大小较难确定。所以直缝焊管超声波探伤常与射线检验配合使用。

直缝焊管在日常当中，有着十分广泛的应用，如：自来水工程、石化工业、化学工业、电力工业、农业灌溉、城市建设等领域。虽然大部分直缝焊管我们在生活中很少看见，但在工业和人们生活中，直缝焊管有着重要的角色：

1、输送水、煤气、空气、油和取暖蒸汽等低压流体用途；

2、适用于建筑、机械、交通、航空、石油开采等行业的各种结构；

3、低合金高强度结构管适用于大型场馆、桥梁、电视塔、高层建筑、工业厂房等基础设施建设。

在城市化的快速发展下，直缝钢管占据着非常重要的位置，像在天然气、桥梁、海洋输出、打桩和钢结构等管道工程中都有着杰出的贡献，尤其是在钢结构中，在建筑工地、施工现场等方面发挥着不同的作用。

在管道行业中，天然气、油气资源的存储和运输环节可使用高频直缝钢管、双面埋弧焊钢管、大口径厚壁钢管三种管道类型输送。管道运输作为一种长距离输送液体和气体物资的输方式，是陆地能源运输的重要方式。

高频直缝钢管具有工艺简单，连续生产的特点，应用于民用建筑、石化，轻工等部门，是根据电磁感应原理和交流电荷在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡流热效应，使焊缝边缘的钢局部加热到熔化状态，通过轧辊的挤压，使对接焊缝实现晶间接合，从而符合焊缝焊和的要求。

高频直缝钢管不产生焊和飞溅，焊和热影响区窄，成形美观，焊和力学性能好，因此在石化输送管中是比较常用的钢管。

埋弧焊钢管采用双面埋弧焊方法焊接，用于压力流体输送。双面埋弧焊钢管具有较强的承压能力和良好的焊接性能，经过各种严格的科学检验和试验，使用安全可靠。

双面埋弧焊钢管可制定钢管直径，运输效率高，可节省铺设管道的投资，主要用于石油和天然气的管道输送。

随着石油、天然气输量的不断增加，同时也要求着输送管道的口径要不断增大，钢管口径可达到2020 mm，通过折弯、外焊、矫直、合缝、内焊、平头等多道工序制作而成。

大口径厚壁直缝钢管吸收了国内外生产的先进设计理念，重视直缝钢管作为结构部件的发展，在石油、天然气领域得到了成熟的应用，并取得了丰硕的成果。

埋弧焊钢管与无缝钢管并不是同一种钢管类型，埋弧焊钢管与无缝钢管在制造工艺上有着明显的区别，不管在焊接方面，还是在工艺成型，化学成分，抗拉度等生产流程，两者很好区分。

埋弧焊钢管

埋弧焊钢管属于螺旋钢管的一种，是采用自动双线埋弧焊工艺焊接而成的螺旋焊缝钢管，以带材盘管为原料，常采用温度挤压成型和自动双线双面埋弧焊工艺，大直径焊管大多采用螺旋埋弧焊接。

埋弧焊钢管

埋弧焊接工艺是钢管生产中比较理想的选择，它具有着最简单的单丝形式，双丝结构，串联双丝结构和多丝结构，在增加生产力、改善工作环境与保证质量稳定等方面都有着更大的优势。

而无缝钢管是采用实心管坯进行穿孔轧制，形成中空截面、周边没有接缝的长条钢管。按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。

无缝钢管

埋弧焊钢管具有承压能力高、阻力小、耐低温、耐腐蚀、安装维护方便等优点，因此大量用作石油、天然气、煤气、水等流气体输送的管道，在石油天然气、泥浆输送、石油化工、城市建设等领域受到人们的青睐。

无缝钢管的承压能力高于埋弧焊钢管，所以经常被用于高压设备上使用。其表面平整光滑，没有焊缝，钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材。

GB/T9711.1-2 -1997石油天然气钢管生产使用标准，

还可以执行美国API 5L 管线钢管执行标准。

埋弧焊焊接技术显得尤其重要。本文主要介绍直缝埋弧焊钢管的预焊技术。

1. 预焊技术现状

预焊是直缝埋弧焊钢管的焊接工艺组成部分，它将成型缝沿全长进行“浅焊”，是直缝埋弧焊钢管生产中的特殊工序之一。

在早期的直缝埋弧焊钢管生产中没有预焊，直到第二代UOE焊管机组中才开始出现了预焊机，但此时的预焊为间断式焊接，间距约300mm，到了UOE焊管机组发展的第三代(1968～1979年问)，预焊得到

了极大的重视和发展，已将不连续方式变为连续方式，此阶段的预焊技术为现代预焊技术奠定了基础。

现代预焊技术采用了连续的、高速的气体保护焊(MAG)方式和焊缝激光跟踪，焊速可达到7 m／min，焊道成型平直美观。就MAG焊而言，目前有两种方法：一种是美国和德国等国家采用的单丝双电源

的大电流高速气体保护预焊，另一种是日本采用的双丝高速气体保护预焊。目前应用较多者为单丝高速气体保护预焊，我国从德国引进的两条直缝埋弧焊钢管生产线中预焊都是采用此种方法。

从钢管的质量标准中也可反映出预焊技术的发展，在最新的有关海洋、低温和酸性条件用管标准IS03183—3和GB／T9711．3的6．3款中，已明确提出不允许采用断续点焊，说明了预焊方式对钢管质量的重要性。

2. 预焊工艺

2.1 预焊工艺过程

预焊时，先将钢管管坯进行合缝，随后进行连续气体保护焊，在焊接同时进行焊缝状态和焊接质量的监测和反馈。具体工艺过程为：进口辊道接受管坯--调整管坯开口位置--输送装置递送管坯叶管坯合缝--确认合缝质量--焊枪下降准备焊接--启动激光跟踪器进行跟踪--打开保护气体及冷却水阀--启动焊接(管坯以焊接速度进给)_--到终端熄弧停焊--滞后关断保护气体--焊枪上升回位--管坯传往下道工序。到此，一个预焊周期完成。

在上述工序中，调整管坯的开口位置，是指将开口缝位置调整到要求位置，一般是12点钟位置，此项工作可通过电控系统中摄像监视系统进行。确认合缝质量，就是对合缝的错边量、合缝的间隙等

进行确认，只有确认后才可进行合缝的跟踪和焊接。为了保证焊接质量，在焊接启动前，检查专用焊枪，及时清理焊枪上的飞溅物，可适当喷些防飞溅剂。预焊的启弧和熄弧一般在启弧板和熄弧板上进行。管端约80mm范围内的成型缝在预焊结束后通过手工气体保护焊进行焊接。

2.2 预焊质量

预焊质量包括合缝质量和焊缝质量。

(1)合缝(也即成型缝)无错边或错边小于规定值，一般规定错边量≤板厚的8％，最大不超过1．5mm。

(2)要保证焊缝有适宜的熔透深度和熔敷量，既要保证焊后不开裂，不产生烧穿现象，又要控制焊缝高度，对外焊焊缝余高不产生影响。

(3)焊道连续，成型良好，以利于保证最后的外焊质量。

(4)焊缝不存在焊偏、气孔、裂纹、夹渣、烧穿及背面焊瘤等缺陷，要求焊缝中心偏差≤1 mm。

(5)无电弧灼伤，飞溅小，不影响管端坡口及表面质量。

(6)焊缝与母材匹配，焊缝金属理化性能达到质量要求。

2．3焊接材料及规范

(1)保护气体。

预焊所用的保护气体基本上可以与常规的CO：／MAG焊相同，纯CO：气体虽然可进行焊接，但为了减少飞溅，改善焊缝成型， 以利后续焊接工序，仍然推荐富氩气混合气体，并加大氩气的

配比。当焊速大于4m／min时，其保护气可采用三元混合气体(Ar+CO：+0：)，该工艺过程即属于“大电流MAG焊”。

(2)焊丝。

同保护气体一样，预焊可以采用H08Mn2SiA等常规焊丝，但对于管线钢的预焊应采用专用焊丝，如X70钢采用MD82焊丝。针对不同的壁厚，可以选择西2．5mm、th3．2 mm、64．0 mm等不同直径的焊丝。

(3)焊接规范。

一般通过试验进行确定。对于不同规格的焊丝，当焊接线能量处于一定范围内、焊缝具有良好外观成型的同时，兼有较佳的理化性能。以舭．0mm焊丝为例，当线能量在3．5 ～4．0 kJ／

cm时，焊缝外观及理化性能均处于理想状态。

3. 预焊设备

预焊设备主要包括机械系统、液压系统、焊接系统、电控系统等部分。

3．1机械系统

机械系统是设备的主体，包括进出口辊道、驱动装置、合缝装置、内扩导向装置等，它实现管坯的合缝、输送。

(1)进出口辊道。进出口辊道完成管坯的接授、输送、开口缝位置调整等功能。根据预焊工艺 要求，管坯的下底标高不变，因此要求进出口辊道开口能根据钢管规格进行调节。

(2)驱动装置。预焊机一般采用焊枪固定、管坯移动方式。驱动装置实现管坯合缝和焊接时 的输送。根据预焊工艺要求，焊接速度连续可调，调节后稳定可靠，此要求也就是对驱动装置的驱动要求，因此一般采用直流调速电机。传动方式一般采用链传动。通过安装在传动链上的推块推动管坯连续进给。

(3)合缝装置。合缝装置完成管坯的收缩挤压合缝。为了适应妒06～thl422 mm(或咖1 625

mm)的管径范围，一般设计7～9组压辊对管坯进行控制，保证管坯合缝为一个理想的圆形合缝。装置包括机架、环形架、合缝压辊等，见图1。环形架可沿机架上下移动，从而保证管底下表面标高不变。合缝压辊实现对管坯的挤压合缝。每组压辊可沿环形架圆周方向移动。根据不同的管径，调整不同的辊梁夹角。每组压辊也可径向调节，以适应不同的钢管规格。为了保证管坯合缝的稳定，每组压辊在周向利用弹簧力锁紧，钢管换规格调型时再利用液压力开锁；其径向依靠液压力锁紧，保证合缝质量。

(4)内扩导向装置。内扩导向装置安装在机架管坯进口侧，用于对管坯内腔的支撑，减少错边 量，提高合缝质量，主要用于薄壁管。

3．2液压系统

液压系统完成机械系统的部分功能。一般液压系统设计有一集中的液压站，通过管道与合缝辊的周向松锁缸、径向退让保护缸、进出口辊道开口调整机构油缸等相联，以满足工艺对这些执行元件的

要求。

3．3焊接系统

焊接系统采用MAG焊连续焊接。主要包括焊机、专用焊枪、水冷系统、送丝系统、送气系统、地线装置和焊接操作机等。

为了满足大电流、高速焊接的要求，可采用两台DC一1000林肯焊机并联使用。送丝系统可采用与焊机相配套的NA一3送丝机构。专用焊枪采用喷嘴与导电杆分别冷却的双水冷式，保证焊接的稳定与使

用寿命。送气系统选用三元气体(Ar+CO：+O：)配比器，并带有流量检测开关。焊接操作机用来固定专用焊枪、激光跟踪机构等，根据钢管规格、焊点位置可以作纵向和上下位置调节。

3．4电控系统

电控系统实现对整个预焊区的控制，是一个由现场总路线构成的分布式控制系统(rCS)。主站可采用西门子s7系列作为控制中心，协调各个从站的动作。控制系统实现下列功能：

(1)焊接操作机的控制。由电机拖动，实现操作机横梁的升降和伸缩运动。

(2)焊接过程控制。采用程序控制器结合焊机本身的控制，实现对焊接过程的控制。

(3)摄像监视系统的控制。能够保证焊接过程中清楚地观察焊丝对缝及焊接进行的情况。

(4)激光跟踪的控制。进口激光跟踪，实现高速预焊的焊缝自动跟踪，同时，能够检测合缝的错边量，当错边量超标时，及时报警。

(5)断弧检测及控制。检测焊接过程中的焊接电流、电弧电压，信号综合后获取断弧信号，当检测到断弧时，自动停止焊接过程。

(6)气体流量的控制。在混流排出口处安装流量计，将信号引入控制系统，当气体流量不足时实现报警并停止焊接过程。

4. 预焊常见问题及处理措施预焊作业中常常出现错边、背面焊瘤、烧穿、气孔、飞溅、焊缝成型差等缺陷。

(1)错边。

这是预焊中最常见问题，错边超差，直接导致钢管的降级或报废。所以，预焊时要 求严格控制错边量。当整根或大半根钢管坯出现 错边超差时，一般是由于：①开口缝调整不到位 (合缝偏

向一侧)；②合缝压辊调整不到位(压辊的周向角度不对，或以管坯中心线为轴线，左右压辊不对称，或相对的压辊的径向伸长量不一致)，没有压圆；③预弯边没有预弯到位，板边存在直边现象所致。当管坯的头或尾出现错边超差时，一般是由于：①进出口辊道的位置不对；②环形架中心不对；③合缝压辊压圆不好，个别压辊位置偏差；④成型不好(成型后的管坯两边高低相差较 大；⑤开口缝宽在150 mill以上)；⑥液压系统压力波动所致。

(2)背面焊瘤、烧穿。

背面焊瘤，若清除，耗时，影响生产过程的正常进行；不清除，影响内焊焊接成型及内焊焊缝的跟踪。烧穿，影响内外焊质量，需填补。产生背面焊瘤和烧穿的原因，一般是：①合

缝不紧，也有可能是液压系统压力过低；②成型不好，圆度偏差大；③预焊工艺参数选择不当。一定的焊接电流和电弧电压要配以适当的焊接速度，线能量过大或焊速过低，都易产生背面焊 瘤和烧穿。

(3)气孔。

预焊焊缝气孑L导致内外焊的内部缺陷。预焊焊缝产生气孔，一般是由于：①保护气体质量不佳，如含有水分，压力流量不够等旧3；②焊枪出现部分堵塞，保护气体形成的气罩不均，有害气体搅入；③坡口上有锈蚀、油污等所。 (4)焊缝成型差。焊缝成型差，影响后序的内封性能，确保了管体和管件之间不会因松动引起 渗漏。(2)DNl25～DN600的衬塑复合钢管因口径较大，拧紧螺纹较困难，故采用沟槽式管接头连接，执行CJ／T156标准。我公司生产的沟槽式管接头¨j，出厂前承受过3．75 MPa的耐压试验、0．08 MPa的真空试验和使用压力1．5倍的气压试验。