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螺旋钢管、直缝钢管、无缝钢管的比较

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-12-02 浏览次数:0

直缝钢管生产工艺相对简单,主要生产工艺为高频焊直缝钢管和埋弧焊直缝钢管,直缝钢管生产效率高,成本低,发展迅速,螺旋焊管的强度一般高于直缝焊管。主要生产工艺为埋弧焊。螺旋钢管用相同宽度的钢坯可以生产不同管径的焊管,也可以用窄钢坯生产管径较大的焊管,但与相同长度的直缝管相比,焊缝长度增加30%和100%,生产速度较低。因此,大口径焊管多采用螺旋焊焊接,较小口径焊管多采用直缝焊焊接,在行业生产大口径直缝钢管时,会采用T形焊接技术,即将一小段直缝钢管重新对接,连接成符合工程需要的长度,T形直缝钢管出现缺陷的概率也会大大提高,而且T形焊缝处的焊接残余应力较大,焊缝金属往往处于三轴受力状态,增加了产生裂纹的可能性。

焊接工艺

就焊接技术而言,螺旋焊管和直缝焊钢管的焊接方法是相同的,但不可避免地会出现大量T形焊缝,T焊接头的焊接残余应力很大,因此焊接缺陷的可能性也大大提高,焊缝金属往往处于三轴应力状态,这增加了产生裂纹的可能性。

此外,根据埋弧焊的技术规定,每条焊缝都应进行引弧和电弧淬火,但每根直缝焊管在焊接环焊缝时都不能满足这一条件,因此在电弧淬火时可能会出现更多的焊接缺陷。

强度特性

当管道受到内压时,通常在管壁上产生两种主应力,无缝管即径向应力和轴向应力。焊缝处的综合应力,其中α是螺旋焊管焊缝的螺旋角。

螺旋焊缝处的综合应力是直缝焊管的主应力,在相同的工作压力下,相同管径的螺旋焊管的壁厚小于直缝焊管的壁厚。

根据上述特点,我们可以看到:

螺旋焊管爆炸时,由于焊缝的正应力和综合应力相对较小,爆破孔一般不是由螺旋焊缝产生的,其安全性高于直缝焊管。

当螺旋焊缝附近出现平行缺陷时,由于螺旋焊缝的力小,其膨胀风险不如直焊缝大,由于径向应力是钢管上的最大应力,焊缝在垂直应力方向上承受最大载荷,直缝承受的载荷最大,环焊缝承受的载荷最小,螺旋焊缝承受的载荷介于两者之间。

静压力爆破强度

通过对比试验,验证了螺旋焊管和直缝焊管的屈服压力与爆破压力的实测值和理论值吻合良好,且偏差接近。无论是屈服压力还是爆破压力,螺旋焊管均低于直缝焊管,爆破试验还表明,螺旋焊管爆破的周向变形率明显高于直缝焊管。螺旋焊管的塑性变形能力优于直缝焊管,爆裂一般仅限于一节距,这是由于螺旋焊缝对裂纹扩展的强烈抑制所致。

韧性和疲劳强度

管道的发展趋势是大直径、高强度。随着钢管直径的增加和钢级的增加,延性断裂尖端的稳定扩展趋势更大,根据美国有关研究机构的试验,螺旋焊管和直缝焊管虽然等级相同,但螺旋焊管具有较高的冲击韧性。

由于输送能力的变化,钢管在实际运行过程中受到随机交变载荷,圆钢根据试验结果,螺旋焊管的疲劳强度与无缝管和电阻焊管的疲劳强度相同,试验数据分布在无缝管和电阻管相同的区域内,但高于一般埋弧直缝焊管的疲劳强度。

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