焊接钢管也称焊管,是用钢板或带钢经过卷曲成型后焊接制成的钢管。焊接钢管生产工艺简单,生产效率高,品种规格多,设备资少,但一般强度低于无缝钢管。20世纪30年代以来,随着优质带钢连轧生产的迅速发展以及焊接和检验技术的进步,焊缝质量不断提高,焊接钢管的品种规格日益增多,并在越来越多的领域代替了无缝钢管。焊接钢管采用的坯料是钢板或带钢,因其 焊接工艺不同而分为炉焊管、电焊(电阻焊)管和自动电弧焊管。因其焊接形式的不同分为直缝焊管和螺旋焊管两种。因其端部形状又分为圆形焊管和异型(方、扁等)焊管。目前我国拥有各类焊管及冷弯型钢机组1800套,年生产能力为2500万吨以上,设备数量及生产能力居世界第一位。生产能力已严重过剩,市场竞争激烈。目前国内焊管及冷弯型钢生产及消费存在的主要问题为:φ76mm以下小口径焊管机组数量大、装备水平落后;低水平恶性竞争,重复建设严重,国营企业前几年已退出竞争领域;中大口径直缝焊管生产能力偏低。
1、国内焊管生产情况分析
1.1、国内焊管产量分析
2001年以来,我国焊管产量迅速增加。2005年我国焊管产量为1567万吨,2006年1-8月份焊管产量为1255.9万吨,同比增长了23.4%。在2005年焊管产量中,螺旋埋弧焊管产量约300万吨,占19%;直缝埋弧焊管产量约40万吨,占2%;ERW焊管产量1227万吨,占79%。我国是世界ERW焊管第一生产大国。2005年,ERW用于油气输送管线约30万吨,占ERW焊管总产量的2%,占油气长输管线总重量的8%。2005年,全国油井管产量为240万吨,其中无缝管220万吨,占90%以上,ERW焊管20万吨,占8.3%;全国生产锅炉管80万吨,其中由ERW管制作的中低压锅炉管产量为8万吨,占10%。我国ERW焊管机组按规格比例分布看,大中规格机组所占的比例偏低。
1.2、各种焊管机组的生产特点和优缺点
高频电阻焊管(ERW)
生产率高,无需焊接材料,成本较低。母材用优质带钢,在改进成型工艺并采用焊接自动控制及焊后热处理等措施后,产品质量有了很大提高,应用比较广泛,已逐渐用于严寒及海洋地区油气输送。但受成型和焊接方式的制约,焊管最大管径为508mm(个别工厂最大直径660mm),最大壁厚12.7mm。
螺旋埋弧焊管(SSAW)
投资成本低,生产效率高,带钢宽度小,焊管最大直径可达3660mm。螺旋埋弧焊管由于自身的成型特点,缺陷比较多。
1)热轧钢在几何形状上有月牙弯,不利于成型;在力学上带钢各向异性以及在制管前不利于检查带钢每层的缺陷,难于100%无损探伤
2)螺旋焊管是在两向倾斜而且变化的曲面上焊接,焊接的条件差,而且由于带钢的月牙弯,因而容易焊偏;加上螺旋焊缝比直缝要长,内应力也高一些,由此产生缺陷的概率高一些,漏检的概率也高,所以,钢管故障率也高一些,可靠性较差。
3)焊缝在钢管上呈螺旋线,致使钢管抗弯曲、抗压扁的力学性能较差。
4)螺旋成型的方法限制了带钢的厚度范围,一般实际使用最大的厚度为16~18mm。
5)上述4个缺陷使得螺旋焊管只能应用于一类地区,不适宜应用于二、三、四类地区,也不适且于海底输油气,更不适于输送煤浆。
6)螺旋焊缝外形流线较差,焊缝容易超越规定高度,内焊缝余高亦呈螺旋线,故增加气流阻力,对内涂层减阻效果有所削弱,不利于减少动力消耗及降低运营费用。
7)内焊缝呈螺旋线,给机械扩径带来了难度,不利于消除内应力。
8)世界多数国家输油气都是应用直缝焊管,故螺旋焊管国外市场空间小。
9)由于外螺旋焊缝余高的存在,在外防腐涂敷的效果上差一些。
为了克服螺旋焊管的许多缺陷,加拿大在螺旋焊管制管工艺等方面作了许多重要的改进,例如,对母材进行带钢分层检验,采用了预焊和精焊、多丝焊接和机械扩径工艺等等,才使得螺旋焊管的质量在成型过程和消除应力等方面达到了一个新水平。使得螺旋焊管的使用性能有很大的改观。但要注意到,仍不能从根本上改变螺旋焊在技术上的某些不可克服的缺陷,因而在使用上不免存在局限性。
从我国现有的使用的螺旋焊管的情况看,实际的使用压力在6.4MPa以下,四川螺旋焊管的故障率为2.608次/103km/年。
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