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直縫鋼管焊縫余高控制

主要闡述了控制輸送用埋弧焊直縫鋼管內、外焊縫余高的重要性。焊縫的余高大,則焊縫的應力集中系數大,容易形成應力腐蝕裂紋。外焊縫余高大,不利于防腐;內焊縫余高大,將會增加輸送介質的能源損失等。

埋弧焊直縫鋼管對焊接質量的評價,首先是看內、外焊縫的余高及其形狀控制得好不好,焊縫流線是否規整。焊縫余高大且不是圓滑過渡過,則焊縫焊趾部位的應力集大系數大,對抗SCC不利。此外,外焊縫余高大,會給管子的陳記腐作業增加難道,成本增高;內焊的余高大,則對管道輸送介質的摩擦阻力大,管輸耗能也就大。因此,在生產埋弧焊管時,必須控制內、外焊縫的余高。API 5L 標準中規定的焊縫余高只是最低標準,而油氣輸送管線和海洋用管均將焊縫余高控制在2.5mm以下。
輸送用埋弧焊直縫鋼管的焊縫最大余高,在多個標準中都作了規定。
1 焊縫余高大的負面影響
1.1 焊趾處易開成應力腐蝕裂紋(SCC)

對接接頭的應力集中主要是焊縫余高引起的。焊縫的余高愈嚴重,焊接接頭的強度反而會降低。焊后削平余高,只要不低于母材,減少應力集中,有時反而可以提高焊接接頭的強度。
焊縫的轉角半徑愈小,應力集中的程度則愈大;反之,應力集中的程度則愈小。因此,對埋弧焊焊縫的要求:一是余高要;二是焊縫要圓滑過度,使轉象半徑R值增大。
埋弧焊直縫鋼管的焊縫均為對接接頭的焊縫,如果不控制好焊縫余高和轉角半徑,則焊趾處的應力就大,以致焊管在服役這程尤其是在腐蝕介質中,易在焊趾處產生應力腐蝕裂紋。

焊縫在成型和焊接過程中不可避免地會產生殘余應力,因此管坯在成型、焊接后要消除殘余應力。擴徑可消除殘余應力,但是殘余應力很難完全消除,焊趾處的殘余應力也就不可能消除。為了預防在焊趾處產生應力腐蝕裂紋,這就需要控制好成型、焊接時的殘余應力,尤其是焊趾處的殘余應力。
1.2 外焊縫余高大不利于防腐

在防腐作業時如采用環氧樹脂玻璃布進行防腐,外焊縫余高大,將使焊趾處不易壓牢。同時焊縫越高則防腐層就越應加厚,因標準規定防腐層的厚度是以外焊縫的頂點為基準測算的,這就加大了防腐的成本。
1.3 外焊縫余高過大對水壓擴徑后的管形有影響

埋弧焊直縫鋼管在水壓擴徑時,是通過內腔與鋼管擴徑尺寸一致的左、右2部分外模將鋼管包住的,因此,焊縫的余高過大,在擴徑時焊縫承受的剪應力就大,焊縫2側就易出現“小直邊”現象。但經驗證明,當外焊縫的余高控制在2mm左右時,水壓擴徑時不會出現“小直邊”現象,管形不會受到影響。這是因為外焊縫的余高小,焊接接頭所承受的剪應力也小。只要這種剪應力在彈性變形范圍內,卸栽后產生回彈,管子就會恢復原狀
1.4 內焊縫余高大增加輸送介質的能源損失

輸送用埋弧焊直縫管內表面若未做涂層防腐處理時,其內焊縫的余高大,則對輸送介質的摩擦阻力也大,由此將使輸送管線的能耗增加。

 
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