什么是SAW钢管?
SAW
钢管
SAW钢管全称
Submerged
Arc
Welding
Steel
Pipe
埋弧焊钢管它是一种使用埋弧焊接工艺制造的钢管,该工艺产生的电流密度非常高,焊剂层防止了热量的快速散失,并将其集中在焊接区域内。埋弧焊的焊缝质量高、生产效率高、无弧光及烟尘很少的特点,埋弧焊钢管广泛应用于压力容器、管件制造、梁柱、低压流体、钢结构工程。
SAW
钢管主要产品有LSAW
钢管
Longitudinally
Submerged
Arc
Welding
Steel
Pipe
直缝双面埋弧焊钢管,它是利用埋弧焊技术生产的直缝钢管。华洋钢管phone:一、三、七、三、一、七、3、4、9、9、6。
双面埋弧焊螺旋钢管
双面埋弧焊直缝钢管主要工艺流程说明:
a. 板探:钢板进入生产线后,首先进行全板超声波检验;
b. 铣边:通过铣边机对钢板两边缘进行双面铣削,使之达到要求的板宽、板边平行度和坡口形状;
c. 预弯边:利用预弯机进行板边预弯,使板边具有符合要求的曲率;
d. 成型:在JCO成型机上首先将预弯后的钢板的一半经过多次步进冲压,压成J形,再将钢板的另一半同样弯曲,压成C形,最后形成开口的O形
e. 预焊:使成型后钢管合缝并采用气体保护焊(MAG)进行连续焊接;
f. 内焊:采用纵列多丝埋弧焊(最多可为四丝)在直缝钢管内侧进行焊接;
g. 外焊:采用纵列多丝埋弧焊在螺旋埋弧焊钢管外侧进行焊接;h.
超声波检验Ⅰ:对螺旋钢管内外焊缝及焊缝两侧母材进行100%的检查;
i. X射线检查Ⅰ:对内外焊缝进行100%的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;
j. 扩径: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;
k. 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;
l. 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;
m. 超声波检验Ⅱ: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;
n. X射线检查Ⅱ: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;
o. 管端磁粉检验:进行此项检查以发现管端缺陷;
p. 防腐和涂层:合格后的钢管根据用户要求进行防腐和涂层。
除了以上检测项目外,根据API标准及其它相关标准和一些用户的特殊要求,还需要对钢板、钢管进行有损检验和其它检验,其中包括进厂原材料理化性能的抽检,100%的钢板外观检查。
双面埋弧焊钢管的主要工艺技术特点
I. 钢管成型过程中,钢板变形均匀,残余应力小,表面不产生划伤。加工的钢管在直径和壁厚的钢管尺寸规格范围上,有更大的灵活性,尤其在生产高钢级厚壁钢管,特别是大口径厚壁管方面具有其他工艺无法比拟的优势,可满足用户在钢管规格方面更多的要求;
Ⅱ. 采用先预焊后内外焊(精焊)的工艺,可在最佳位置实现焊接,不易出现错边、焊偏和未焊透等缺陷,容易控制焊接质量;
Ⅲ. 进行整体机械扩径,可有效地提高钢管的尺寸精度,并改善钢管内应力的分布状态,从而避免由于应力腐蚀造成的破坏,同时有利于现场的焊接施工;
Ⅳ. 对钢管进行9项100%的质量检查,使钢管生产的全过程均在有效的检测、监控之下,有效地保证了埋弧焊钢管产品质量;Ⅴ. 整条生产线的全部设备具备与计算机数据采集系统联网的功能,实现数据即时传输,由中央控制室对生产过程中的技术参数和质量指标进行采质量
埋弧焊(SAW)是一种常见的电弧焊工艺。埋弧焊(SAW)工艺的第一项专利于1935年取得,它覆盖了一层颗粒状焊剂下的电弧。该工艺需要一个连续供电的可消耗固体或管状(金属芯)电极。熔融焊缝和电弧区通过“浸没”在由石灰,二氧化硅,氧化锰,氟化钙组成的颗粒状熔融焊剂覆盖层下而免受大气污染。氟化钙和其他化合物。当熔化时,焊剂变得导电,并在电极和工件之间提供电流路径。这层厚的焊剂完全覆盖熔融金属,从而防止飞溅和火花,并抑制了强烈的紫外线辐射和烟雾,这是保护金属电弧焊(SMAW)工艺的一部分。
其应用有:钢管焊接,比如钢管埋弧自动焊机:
钢管直缝埋弧自动焊机主要用于直缝焊接钢管的生产制作,该焊接机有效的解决的直缝钢管的内部和外部焊接成型,采用高效的埋弧焊工艺并配合焊缝的自动跟踪系统,为焊接质量提供可靠的保证,可满足钢管的制作的各种焊缝检测要求,广泛用于电力行业直缝焊管及其他各个行业的直缝焊管生产。
针对电力行业塔杆具有一定的锥度,根据塔杆的锥度大小,驱动滚轮架通过丝杆调节驱动滚轮之间的间距,使直焊缝处在水平的位置。
Gr. X42 : 材料级别X42
PSL1:产品技术要求等级1
OD: 外径
W.T:壁厚
Lenght:长度
LDSAW:过可能是管线号
9.10 表面状况、缺欠和缺陷
9.10.1 总则
9.10.1.1 所有钢管在交货时应无缺陷。
9.10.1.2 所有钢管应无裂纹、渗水和漏水。
9.10.1.3 用无损检验方法检验的缺欠验收极限应符合附录 E 的要求。
9.10.2 咬边
埋弧焊(SAW)和组合焊(COW)管上的咬边应按照下列规定进行核查、分类和处置:
a) 深度≤0.4mm(0.016in)的咬边应接收(不考虑咬边长度),并按照 C.1的要求进行处置
b) 深度>0.4mm(0.016in)但≤0.8 mm(0.031in)的咬边应接收,条件是按照 C.2的规定处置
并且:
1) 单个长度≤0.5t,且
2) 单个深度≤0.1t,且
3) 在任意300mm(12.0in)长度的焊缝上,这样的咬边不超过两个。
c) 超过b)规定的咬边应判为缺陷,且应按照 C.3进行处置。
注:咬边最好能够通过目视检查定位。
9.10.3 电弧烧伤
9.10.3.1 电弧烧伤应判为缺陷。
注1:电弧烧伤是由电极或接地极与钢管表面引弧时形成的局部表面熔化点。
注2:接触斑是电焊(EW)管焊线附近的断续性斑痕,是由提供焊接电流的电极和钢管表面之间的接触所引起的,接触斑应按照9.10.7的规定处置。
9.10.3.2 电弧烧伤应按照 C.2、C.3b)或 C.3c)的规定处置。若电弧烧伤形成的凹坑能彻底清理,并且使用10%的过硫酸铵溶液或5%的硝酸乙醇溶液检查损伤材料已被完全清除,可采用修磨法、铲除法或机加工方法清除电弧烧伤缺陷。
9.10.4 分层
扩展到钢管表面或坡口面上,且外观检查周向长度>6.4 mm(0.250in)的任何分层或夹杂应判为
缺陷。有这种缺陷的钢管应被拒收或返切,直到管端上没有这样的分层或夹杂存在。
9.10.5 几何尺寸偏差
9.10.5.1 除摔坑外,由于钢管成型工艺或制造操作会造成钢管实际轮廓相对于钢管正常圆柱轮廓的几何尺寸偏离(如扁平块或噘嘴等),当几何尺寸偏离处的极端点与钢管正常轮廓延伸部分之间的测量间距(即深度)超过3.2mm(0.125in)时,该处应判为缺陷,且应按照 C.3b)或 C.3c)的规定处置。
9.10.5.2 摔坑在任何方向上的长度应≤0.5D,且深度不应超过下列规定(摔坑深度指凹陷的最低点与钢管正常轮廓延伸部分之间的测量间距):
a) 冷态成型并带有尖底划伤的摔坑,3.2mm(0.125in)
b) 其他摔坑,6.4mm(0.250in)。
超过规定极限值的摔坑应判为缺陷,且应按照 C.3b)或 C.3c)的规定处置。
9.10.6 硬块
在任何方向上尺寸大于50mm(2.0in),单点压痕的硬度值超过35 HRC、345 HV10或327 HBW
的硬块应判为缺陷。带有此种缺陷的钢管应按照 C.3b)或 C.3c)处置。
9.10.7 其他表面缺欠
外观检查发现的其他表面缺欠应按照下列方法核查、分类及处置:
a) 深度≤0.125t,且不影响最小允许壁厚的缺欠,应判为可接受的缺欠,并按照 C.1的规定处置
b) 深度>0.125t,且不影响最小允许壁厚的缺欠,应判为缺陷,并按照 C.2的规定采用磨削法进
行修整,或按照 C.3的规定处置
c) 影响最小允许壁厚的缺欠应判为缺陷,并按照 C.3的规定处置。
注:“影响最小允许壁厚的缺欠”是指该表面缺欠下的剩余壁厚小于最小允许壁厚的缺欠。
1.普通焊接钢管指的是普通的"埋弧焊接的钢管",电气工程中用"SC"表示,可以作水煤气用管也可以作穿线管,比较厚。
2.管线管也就是电线管,比较薄,用"T"表示,只能做穿线管用。
3.ERW管是"高频电阻焊接的钢管",与普通焊管焊接工艺不一样,焊缝是由钢带本体的母材熔化而成,机械强度比一般焊管好。
ERW表示电阻焊,电阻焊具有生产效率高、低成本、节省材料、易于自动化等特点,因此广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等各工业部门是重要的焊接工艺之一。
1. 按截面形状分:圆形、方形、矩形和异形钢管。
2. 按生产方法分:无缝钢管和焊接钢管, 焊接钢管简称为焊管。焊接钢管是由卷成管形的钢板以对缝或螺旋缝焊接而成。焊接方法又分为电阻焊ERW、高频焊HFW、埋弧焊SAW。
3. 钢管按材质(即钢种)分:碳钢管、合金钢管、不锈钢管、复合钢管。
4. 钢管按管端连接方式分:光管(平口或者坡口,通过焊接方法连接)、车丝管(管端带有螺纹,通过带螺纹的管箍连接)、沟槽管(端部带有沟槽,通过卡箍连接)。
5. 钢管按表面镀涂特征分:黑管(不镀涂)和镀涂层管。
6. 钢管按用途分:输送管道用管、结构用管、换热器管、机械加工用管、石油钻探用管等。
钢管的规格表示方法
圆形管的规格用公称直径DN(或NPS)和壁厚等级Sch表示,比如“DN150, Sch40”的钢管的外径是168.3mm, 壁厚是7.11mm,实际生产和采购中多用外径×壁厚表示钢管的规格,单位为mm。比如219×10,表示钢管的外径是219mm,壁厚是10mm。钢管的实际外径有1系列和2系列之分。1系列来源于英制管,2系列来源于公制管。具体不同见下表。
DN 1系列管道外径 2系列管道外径
15 21.3 18
20 26.7 25
25 33.4 32
32 42.2 38
40 48.3 45
50 60.3 57
65 73 76
80 88.9 89
90 101.6 -
100 114.3 108
125 141.3 133
150 168.3 159
200 219.1 219
250 273.1 273
300 323.9 325
350 355.6 377
400 406.4 426
450 457.2 480
500 508 530
550 559 -
600 610 630
650 660 -
700 711 720
750 762 -
800 813 820
850 864 -
900 914 920
950 965 -
1000 1016 1020
1050 1067 -
1100 1118 1120
1150 1168 -
1200 1219 1220
钢管的理论重量计算公式
每米重量(千克)=(外径—壁厚)×壁厚×0.02466
18世纪后期用铸铁管,19世纪90年代开始使用钢管。输气动力开始全靠天然气井口压力,1880年,美国采用蒸汽驱动的压气机。20世纪20~30年代采用了双燃料发动机驱动的压气机给管内天然气加压,输气压力从原来5883.6帕上升到27,440帕~41,160帕。输送距离也越来越长。后来又出现了规模巨大的管网系统。60年代开始,在天然气进出口国之间,相继建成了许多跨国管道,如由苏联经原捷克和斯洛伐克、奥地利、德国的1780千米的输气管道;由奥地利到意大利的长774千米的管道;由阿尔及利亚经突尼斯、地中海和突尼斯海峡到意大利的全长2,500千米的管道等。到1983年时,世界输气管道总长达到91.34万千米。长距离输气管道普遍采用压气机增压输送。输气管道在管材选用、提高输送效率、实现全线自动化等方面的技术也有了迅速的发展。管材广泛采用X—60低合金钢(度极限41,160帕),并开始采用X—65、X—70等更高强度的材料。为降低管道内的摩擦阻力,426毫米以上的新钢管已普遍采用内涂层。此外还开展了不同物性的气体在同一管道中顺序输送,以及-70℃低温、75,460帕高压的气态和液态天然气管道输送试验
天然气管道的特点
该天然气管道工程,具有长输管道工程的所有特点,即:
(1) 相对流动性。管道与输送介质之间是相对流动的,因此要求管道内部,特别是管壁内焊口部位尽
可能光滑,以利减少摩阻力。
(2) 固定性。天然气管道埋于地下,除改造、敷设新线路等特殊原因外,管道一般不会发生位移。
(3) 输送的连续性。天然气管道一旦建成、投产,一般情况下应连续运行。
(4) 威胁性。天然气属易燃易爆气体,在役运行的天然气管道穿越中心城区对地面建、构筑物或区域
长期构成威胁。
(5) 潜在的危险性。天然气管道除特殊地形、特殊要求外,一般均为地下敷设,建设中未检出的缺陷在
运行中不易发现,存在不可预见的潜在危险。
上述特点说明,天然气管道工程质量是确保安全运行和延长使用寿命的决定性因素。而天然气管道
敷设则完全依靠焊接而成,因此焊接质量在很大程度上决定了工程质量,焊接工序是天然气管道施工的关
键环节。而管材、焊材、焊接工艺以及焊接设备等是影响焊接质量的关键因素。
焊接特点与难点
(1) 流动性施工对焊接质量的影响。施工作业点随着施工进度而不断迁移,与工厂化生产相比,施工、
质量、安全等各个方面的管理都增加了难度因此,焊接质量的保证也增加了难度。
(2) 地形地貌对焊接质量的影响。施工单位不能主动选择理想的施工场地,该天然气管道工程将穿越
城市沟渠、箱涵、土堤等处, 可能会遇到多种地形,焊接位置复杂,焊接难度大。
(3) 气候环境对焊接质量的影响。本工程管道焊接主要集中在夏季及雷雨风暴较多的期间内,气候环
境条件的影响,增加了焊接质量控制难度。
(4) 现场焊接时,采用对口器进行管口组对。为提高作业效率,一般在对好的管口下垫置枕木或土堆,
在焊接前一个对接口的同时,开始下一个对接口的准备。由于钢管热胀冷缩的影响,在碰死口时因对口不
当容易造成附加应力而导致焊接出现质量问题。
(5) 现场焊接位置多为管道水平固定或倾斜固定对接,包括平焊、立焊、仰焊、横焊等焊接位置。对焊
工的操作技能要求更高、更严。
(6) 施工环境对焊接质量的影响。该天然气管道穿越城市主干道,由于种种不可预见的因素,导致施
工不能连续进行,往往给焊接带来困难外界因素的干扰,造成现场施焊接头数量增加,质量难以保证,使
得焊接成本上升。
(7) 焊接质量要求高。根据《钢质管道焊接及验收》(SYPT4103) 的规定,焊缝超声波探伤比例100 % ,合
格级别为Ⅱ级焊缝X射线探伤比例为20 % ,合格级别为Ⅱ级。穿越段进行100 %X 射线探伤,合格级别
为Ⅱ级。
管道施工焊接技术
国内外管线常用的焊接技术
国外管道焊接施工经历了手工焊和自动焊的发展历程。手工焊主要为纤维素焊条下向焊和低氢焊条
下向焊。在管道自动焊方面,前苏联研制的管道闪光对焊机,在前苏联时期累计焊接大口径管道数万公
里。其显著特点在于效率高,环境适应能力强。美国CRC 公司研制的CRC 多头气体保护管道自动焊接系
统,由管端坡口机、内对口器与内焊机组合系统、外焊机三大部分组成到目前为止,累计焊接管道长度超
过30000 千米。法国、前苏联等其他国家也都研究应用了类似的管道内外自动焊技术,此技术已成为当今
世界大口径管道自动焊技术发展主流方向。
我国钢质管道环缝焊接技术经历了几次大的变革,七十年代采用传统焊接方法,低氢型焊条手工电弧
焊上向焊操作技术八十年代初开始推广手工下向焊工艺,同时研制开发了纤维素型和低氢型向下焊条,
与传统的向上焊工艺比较,向下焊具有速度快、质量好,节省焊材等突出优点,因此在管道环缝焊接中得到
了广泛的应用90 年代初开始推广自保护药芯焊丝半自动手工焊,有效地克服了其它焊接工艺方法野外
作业抗风能力差的缺点,同时也具有焊接效率高、质量好且稳定的特点,成为现今管道环缝焊接的主要方
式。
归纳目前国内外管道常用焊接方法主要有:
(1) 手工焊,包括药皮焊条电弧焊(SMAW) 、手工钨极氩弧焊(TIG)
(2) 半自动焊,包括熔化极气体保护半自动焊[含活性气体保护STT(Surface Tension TransferTM) 半自动
焊、半自动熔化极氩弧焊(MIG) 、半自动活性气体保护焊(MAG) ] 、自保护药芯焊丝电弧焊(FCAW)
(3) 熔化极活性气体保护自动焊(AW)
(4) 埋弧自动焊(SAW) 、电阻焊- 闪光对焊(FBW) 等。
本工程中应用的焊接技术
在上述对国内外管道焊接技术分析的基础上,结合本工程实际情况,因工程选用管材为L290711 ×11
螺旋缝双面埋弧焊钢管,其管径和壁厚都较大,同时鉴于公司目前焊接设备配备状况,在管道连接中采用
手工氩电联焊技术,即:手工钨极氩弧焊(TIG) 打底、手工电弧焊盖面的组合焊接技术。
焊接工艺
(1) 焊接工艺评定:
为检验制定的焊接工艺技术的可靠性和可操作性,施工前,按JB4708 - 2000《钢制压力容器焊接工艺
评定》、SYPT4103《钢质管道焊接及验收》及GB50236 - 98《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》标
准规定的指标进行的焊接工艺评定,报监理进一步确认。并根据工艺评定编制相应焊接工艺作业指导书,
指导现场焊接施工。工艺评定适用范围见下表1。
(2) 焊接工艺指导书中制定了相应焊接工艺控制技术参数(见表2) 及焊接材料(见表3) 。
(3) 焊接接头坡口形式:
在施工现场采用坡口机加工管件坡口,坡口角度为32. 5°±2. 5°,钝边为1. 5 ±0. 75mm加工好坡口的
管件,如不能及时组对,按要求堆放好,备用。
表1 焊接工艺评定项目适用范围对照表
评定标准评定方法适用范围
SYPT4103《钢质管道焊接及验收》Ⅱ类(L290) 钢管手工氩电联焊对接焊缝L290 材质钢管对接焊缝、弯头与直管对接
表2 氩电联焊工艺控制技术参数
焊接方法层次
填充金属
牌号直径mm
极性
焊接电流
(A)
电弧电压
(V)
焊接速度
(cmPmin)
钨极直径
mm
喷嘴直径
mm
气体流量
LPmin
TIG 根层J50 2. 4 直流正极135 - 145 17 - 19 10 - 25 3. 2 7 9
D 1 T427 3. 2 直流反极90 - 110 21 - 23 20 - 30
D 2 T427 3. 2 直流反极90 - 110 21 - 23 20 - 30
表3 碳素钢焊接选用的焊接材料
钢号
手工焊焊条
型号对应牌号
氩弧焊打底焊丝牌号
20 # 、L290 E4303 J422 J427 TIG- J50
L290 + 16MnR E4315 J427 TIG- J50
(4) 预热与层间温度控制:
预热的主要目的是为了降低钢材的淬硬程度,延缓或改善焊缝的冷却速度,以利于氢的逸出和改善应
力条件,从而降低接头的延迟裂纹倾向。管道焊接施工的预热温度范围应考虑母材的强度、组织性能变化
规律、管径和壁厚,以及焊接材料的含氢量等因素。对于厚壁钢管的多层焊,还要考虑控制焊道层间温度
来控制近缝区的冷却速度。层间温度一般与预热温度相近。在避免近缝区过热的前提下,较高的层间温
度可防止多层焊时冷裂纹的产生。本工程在施工中当焊件温度低于0 ℃时,将所有焊缝始焊处100mm 范
围内预热到15 ℃以上。
4. 4 焊接质量控制
(1) 由于现场施焊条件差,因此对焊工的技能要求更为严格。参与管道焊接的焊工除必须具有锅炉压
力容器焊工合格证外,且必须通过业主及监理组织的现场模拟考试方可上岗。
(2) 加强焊接设备的管理。根据焊材要求和施工条件,选用直流逆变氩弧焊P手工焊专用焊机,焊机性
能必须稳定,功率等参数应能满足焊接条件现场配置的焊机应处于良好的工作状态,具备良好的安全性
能,有较强适用于露天的工作性能。
(3) 加强焊接材料的管理。管道焊接采用焊材必须有产品合格证和同批号的质量证明书,严格按规定
保管、烘烤、发放氩气使用前应检查瓶上的合格证,要求氩气纯度≥99. 96 %以上。
(4) 加强工序管理。正式焊接前,分别对装配质量、坡口清理、临时支撑或固定设施、预热、焊条烘烤等
焊前准备工作逐项确认。
(5) 严格工艺评定管理。在施焊过程中,应严格按照工艺评定所确定工艺技术参数实施焊接作业控
制,克服工艺评定与施工现场参数控制不一致的现象。
(6) 焊接裂纹的预防措施:
a. 采取焊前预热,管口净化并确定合理的焊接顺序,可较大程度地减少焊接应力,控制焊接变形。
b. 高度重视焊缝始端和终端的质量。始端采用后退引弧法,终端须将弧坑填满。多层焊的每层接头
应予以错开。
c. 拆除对口器等工、卡具时不得伤及管道焊缝。拆除后应打磨平滑,并进行磁粉或渗透探伤检查。
d. 每条焊缝宜采用连续焊接,不得随意中断,如因故中断,在继续焊接前,首先应确认焊缝无裂纹,同
时根据工艺要求采取预热措施,方可按原工艺要求继续施焊。
e. 焊接后宜立即对焊缝实施后热消氢处理,操作过程中应按要求保证加热温度与保温时间。
f . 焊缝如出现气孔、裂纹等缺陷,应磨去重焊。并严格控制返修、补焊工艺。
g. 焊缝同一部位的补焊次数不宜超过两次,如超过,补焊前应经单位技术总负责人批准,并采取可靠
的技术措施所有修补的焊缝长度,均应大于50mm。
(7) 在管道焊接施工过程中应考虑到钢管所承受的外部应力作用带来的影响。同时应考虑环境温度、
环境湿度和环境风速对不同焊接方法的影响,采取必要的措施保证焊接质量。
不锈钢钢管是一种中空的长条圆形钢材,主要广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等。另外,在折弯、抗扭强度相同时,重量较轻,所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。