螺旋焊管

螺旋焊管是以帶鋼卷板為原材料，經常溫擠壓成型，以自動雙絲雙面埋弧焊工藝焊接而成的螺旋縫焊接鋼管。

主機：英國WILSON BYAND公司製造的BYAND-2000型制管機組，該機組屬分段組裝式，總重量約130噸，可拆分為四個主要部分而進行單體運輸，適宜於在現場布置設備、現場生產、現場供應鋼管。機組總體性能參數如下：

鋼管規格最小Φ400×5.0mm，最大Φ3048×25.4mm

制管長度一般為6～30m，最長達80m

原料板寬最小700mm，最大2000mm

鋼卷重量最大40噸

材料等級最高達API 5L×65

內外及時對接焊機LINCOLN DC-1500

主驅動主減速器DAVID BROWN RADICON

等離式切割機LINCOLN PRO-CUT 125

液壓系統VICKERS、DENISON

電控系統SIEMENS、ABB

工藝流程如下：

開卷——上卷——校平——對接焊——銑邊——成型——內焊——外焊——切管——破口——後續焊——水壓試驗

檢驗工藝如下：

原材料檢驗——校平檢驗——對接焊檢驗——成型檢驗——內焊檢驗——外焊檢驗——切管檢驗——超聲波檢驗——坡口檢驗——外形尺寸檢驗——X射線檢驗——水壓試驗——最終檢驗

為保證產品質量，我們制定了完善的質量計劃，現場工作程序及檢驗、試驗計劃。

本項目的防腐要求與國內其它項目相比有較大不同，其主要區別在於：

·內防腐材料國內一般採用水泥砂漿，本項目採用無毒環氧塗料(厚度0.4mm)。

·外防腐塗層電火花試驗電壓國內一般為3000伏，最高不超過5000伏，本項目為10千伏。針對以上要求，我們著重抓好以下二方面的工作：

·嚴格打砂工作程序以保證除銹質量，並在1小時內完成內外底漆的噴塗，這是保證防腐質量的根本。

·在制定防腐工藝時我們特別要求玻璃絲布首先浸透環氧煤瀝青塗劑，半機械滾纏，並對玻璃絲布由人工用滾筒推平的方法操作，以保證外塗層的均勻細密。

·內外防腐的管子，放在露天堆場達4個月檢驗，內塗層沒有黃色麻點等不良現象，外防腐層電火花試驗仍可達10千伏的要求。

下面，我把螺旋焊管與直縫焊管技術特性做一個簡單的比較：

材料的冶金性能

直縫埋弧焊管是用鋼板生產的，而螺旋焊管是用熱軋卷板生產的。熱軋帶鋼機組軋制工藝具有一系列的優點，具有獲得生產優質管線鋼的冶金工藝能力。例如，在輸出台架上裝有水冷卻系統以加速冷卻，這就允許使用低合金成分來達到特殊的強度等級和低溫韌性，從而改進鋼材的可焊性。但這一系統在鋼板生產廠基本沒有。卷板的合金含量(碳當量)往往低於相似等級的鋼板，這也提高了螺旋焊管的可焊性。

更需要說明的是，由於螺旋焊管的卷板軋制方向不是垂直鋼管軸線方向(其夾解取決於鋼管的螺旋角)，而直縫鋼管的鋼板軋制方向垂直於鋼管軸線方向，因而，螺旋焊管材料的抗裂性能優於直縫鋼管。

焊接工藝

從焊接工藝而言，螺旋焊管與直縫鋼管的焊接方法一致，但直縫焊管不可避免地會有很多的丁字焊縫，因此存在焊接缺陷的機率也大大提高，而且丁字焊縫處的焊接殘餘應力較大，焊縫金屬往往處於三嚮應力狀態，增加了產生裂紋的可能性。

而且，根據埋弧焊的工藝規定，每條焊縫均應有引弧處和熄弧處，但每根直縫焊管在焊接環縫時，無法達到該條件，由此在熄弧處可能有較多的焊接缺陷。

強度特點

管子在承受內壓時，通常在管壁上產生兩種主要應力，即徑嚮應力δY和軸嚮應力δX。焊縫處合成應力δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2，其中，α為螺旋焊管焊縫的螺旋角。

螺旋焊管焊縫的螺旋角一般為50-75度，因此螺旋焊縫處合成應力是直縫焊管主應力的60-85%。在相同工作壓力下，同一管徑的螺旋焊管比直縫焊管壁厚可減小。

根據以上特點可知：

A?螺旋焊管發生爆破時，由於焊縫所受正應力與合成應力比較小，爆破口一般不會起源於螺旋焊縫處，其安全性比直縫焊管高。

B.當螺旋焊縫附近存在與之相平行的缺陷時，由於螺旋焊縫受力較小，故其擴展的危險性不如直焊縫大。

C.由於徑嚮應力是存在於鋼管上的最大應力，所以焊縫處於垂直應力這一方向時承受最大載荷。即直縫承受的載荷最大，環向焊縫承受的載荷最小，螺旋縫介於二者之間。

靜壓爆破強度

經有關對比試驗，驗證了螺旋焊管與直縫焊管的屈服壓力與爆破壓力實測值和理論值基本吻合，偏差接近。但無論是屈服壓力還是爆破壓力，螺旋焊管均低於直縫焊管。爆破試驗還顯示出螺旋焊管爆破口的環向變形率明顯大於直縫焊管。由此證實，螺旋焊管的塑性變形能力優於直縫焊管，爆破口一般只局限於一個螺距內，這是螺旋焊縫對裂口的擴展起了有力的約束作用所致。

韌性和疲勞強度

管道發展的趨勢是大口徑、高強度。隨著鋼管直徑的加大、所用鋼級的提高，產生韌性斷裂尖穩擴展的趨勢越大。根據美國有關研究機構的試驗表明，螺旋焊管與直縫焊管雖然同為一個級別，但螺旋焊管具有較高的衝擊韌性。

輸送管線由於輸量的變化，在實際操作過程中，鋼管是承受隨機交變載荷的作用。了解鋼管的低循環疲勞強度，對判斷管線的使用壽命具有重要的意義。

按測定結果，螺旋焊管的疲勞強度與無縫管和電阻焊管相同，試驗的數據與無縫管和電阻管分佈在同一區內，而比一般的埋弧直縫焊管要高。

現場可焊性

現場的可焊性主要是由鋼管的材質和埠配合尺寸公差決定的。

考慮到鋼管安裝施工的要求，鋼管加工生產的連續性的和外形幾何尺寸的一致性尤為重要。

螺旋焊管的生產是基本上在同一工況條件下穩定的連續流程：而直縫焊管製作工序是分段的，包括整板/壓頭/預卷/點焊/焊接/精整/組對等多道工序過程。這是螺旋焊管生產區別於直縫焊管生產的重要特徵。

穩定的生產工況非常便於焊接質量的控制和幾何尺寸的保證。由於螺旋焊管管型規整、焊縫均勻分佈，相對於直縫焊管，螺旋鋼管有非常好的管口橢圓度和端面垂直度，保證了現場鋼管焊接組對時的組對精度。

對輸送介質流動特性的影響

輸送管線中的壓降和管子的長度、流體粘滯係數、流體速度、流體阻力係數都成正比，而和管子的內徑成反比。而流體阻力係數既與雷諾數有關，又與管子內壁表面的粗糙度有關。經測定，管子內壁表面的粗糙度所起的影響要比局部隆起的面積(如螺旋形的焊縫或縱長的焊縫、甚至包括內環形焊縫)所起的影響大十倍。

生產與管理

螺旋焊縫鋼管的生產能體現出優質高效的優勢。一台螺旋焊管機組的生產量相當於5-8台直縫焊管設備，如何使多台卷管設備生產線都能夠達到同一製作標準，即按統一的生產工藝規範和質量保證體系生產以滿足焊接質量要求與管道製造等級將是一項繁重的工作。

多頭生產勢比增加工程管理與質量監督的工程量。多台直縫卷管機組及相應的焊接設備，其操作人員的操作技能、質量意識、分佈的點和控制程序的差異將帶來生產管理、計劃進度、檢查驗收、交付協調等方面的諸多困難，極易造成管理與協調上的忙亂和生產廠家與施工單位的質量推諉。

質量保證

按照螺旋焊管生產標準的規定，螺旋焊縫鋼管的主要檢驗/控制項目包括：

外形尺寸：鋼管外徑、壁厚、橢圓度、彎曲度、管端垂直度、

長度外觀質量：焊縫余高、錯邊、鋼管表面、分層、夾雜、焊縫缺陷判定

化學成分

焊接接頭拉伸試驗

靜水壓試驗

酸蝕檢驗

無損檢驗

而直縫焊管沒有相應的生產標準。

一般螺旋焊管機組均採用在線連續檢驗方式來保證焊縫的的焊接質量，這是螺旋焊管生產區別於直縫焊管生產的另一重要特徵。連續檢驗有利於焊接缺陷的監控、焊接質量的穩定、焊接等級的保證。

由於生產工藝的限制，直縫焊管極難實現連續不間斷檢驗。這將使焊接隱患與質量問題的出現機率增加，甚至影響將來管線運行的整體工作可靠性。

生產資質

螺旋焊管生產廠家應持有國家頒發的工業產品生產許可證。許可證制度要求螺旋焊管的生產廠家首先應通過國家認定的權威檢定機構的審查考核，具備相應的生產手段、檢驗設備，質量保證體系運行良好有效，產品應符合國家標準的等級和質量規範的要求，經國家工業產品生產許可證辦公室確認后發證。所以螺旋焊管生產廠家均有較為完善的質量保證體系和質量控制的運作程序。

直縫焊管生產廠家沒有工業產品生產許可證的要求。

價格分析

由於熱軋卷板的材質技術性能和生產技術工藝要求較高，故一方面國內符合標準的生產廠家比鋼板生產廠家要少，另一方面其生產工藝和品質等級決定其市場價位亦高於熱軋鋼板。這是螺旋焊管的市場售價高於直縫焊管的主要原因。對於鋼管銷售價格的組成，材料價格是主導甚至是決定性因素。

認真考察螺旋焊管與直縫焊管的價格差異，螺旋焊管的價位略高於直縫焊管是由於生產主材的價格差異所致。然而鋼管製作僅只是項目工程的一部份，若考慮到工程整體質量、項目綜合造價等因素，螺旋焊管仍具有整體優勢。

因管線的承載壓力日益增高，使用條件日益苛刻，並且要盡量延長管線的使用壽命，所以螺旋焊管的主要發展方向是：

(1)生產大直徑厚壁管以提高耐壓能力；

(2)設計生產新結構的鋼管，如雙層螺旋焊管，即用厚度為管壁一半的帶鋼焊成雙層管，不僅強度比同厚度的單層管高，且不會出現脆性破壞；

(3)開發新鋼種，提高冶鍊工藝技術水平，廣泛採用控制軋制和軋后餘熱處理工藝，以不斷提高管體的強韌性和焊接性能；

(4)大力發展塗層管，如在管內壁塗以防腐層，不僅可延長使用壽命，且可改善內壁的光滑度，降低流體摩擦阻力，減少積蠟和污垢，減少清管次數，降低維修費用。

螺旋焊管在輸送燃氣，運輸方面發揮了很大的作用。隨著國內外多項重大管道工程的規劃及建設，大變形管線鋼、高強度級別熱煨彎管和厚規格低溫管件等高附加值產品，顯現出良好的市場競爭能力和較大的市場需求，而國內企業在開發該系列產品方面進度比較緩慢，應儘快開發出適用於工業應用的高附加值大變形管線鋼、熱煨彎管用鋼、管道站場用低溫管件用鋼，X100直縫埋弧焊管、螺旋縫埋弧焊管和熱煨彎螺旋焊管。

承壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管SY5036-83主要用於輸送石油、天然氣的管線；承壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管SY5038-83，用高頻搭接焊法焊接的，用於承壓流體輸送的螺旋縫高頻焊鋼管。鋼管承壓能力強，塑性好，便於焊接和加工成型；一般低壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管SY5037-83，採用雙面自動埋弧焊或單面焊法製成的用於水、煤氣、空氣和蒸汽等一般低壓流體輸送用埋弧焊鋼管。

現在螺旋鋼管的常用標準一般分為:SY/T5037-2000（部標、也叫普通流體輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼管）、GB/T9711.1-1997（國標、也叫石油天然氣工業輸送鋼管交貨技術條件第一部分：A級鋼管(到目前要求嚴格的有GB/T9711.2B級鋼管)）、API-5L（美國石油協會、也叫管線鋼管；其中分為PSL1和PSL2兩個級別）、SY/T5040-92（樁用螺旋縫埋弧焊鋼管）。

國家標準GB/T9711.1—1997

石油工業部行業標準SY/T5037-2000

美國APISPEC5L焊接鋼管標準

開卷機：雙錐頭開卷機，可拆32噸重鋼卷。

鋼帶絞平機：為七輥絞平，板厚可達20mm

剪板機：可剪2000mm*20mm卷板

對焊機：焊接剛帶頭尾

圓盤剪：剪去鋼板毛邊達到規定尺寸

銑邊機：對≥10mm的鋼板加工成需要的坡口

立輥裝置：保證鋼板沿遞送線運行

遞送機：二輥遞送機為成型的主要動力

導板：保證鋼板平衡的進入成型機

成型機及大橋、輸出輥道、三棍彎板、外輥定徑

式成型機可成型Φ219-Φ2520mm鋼管

內外焊接裝置：內焊單絲、外焊雙絲，選用林肯

焊機，並有紅外線熱成像內焊跟蹤控制系統

焊劑回收裝置：回收焊后焊劑

自動外補焊裝置：修補焊縫缺陷

平頭到棱機：保證達到標準的管端要求

水壓試驗機：100%的水壓試驗

稱重測量裝置：稱重和測量鋼管的長度

Q235A，Q235B、0Cr13、1Cr17、00Cr19Ni11、1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Nb、16Mn、20#、Q345、L245、L290、40#、60#、X42、X46、X70、X80。

螺旋焊管在國內主要應用於自來水工程、石化工業、化學工業、電力工業、農業灌溉、城市建設。作液體輸送用：給水、排水。作氣體輸送用：煤氣、蒸氣、液化石油氣。作結構用：作打樁管、作橋樑；碼頭、道路、建築結構用管等。

螺旋焊管也是焊管設備中的一種，它的強度一般比直縫焊管高，能用較窄的坯料生產管徑較大的焊管，還可以用同樣寬度的坯料生產管徑不同的焊管。但是與相同長度的直縫管相比，焊縫長度增加30~100%，而且生產速度較低。因此，較小口徑的焊管大都採用直縫焊，大口徑焊管則大多採用螺旋焊。

螺旋鋼管生產工藝：是以帶鋼卷板為原材料，經常溫擠壓成型，以自動雙絲雙面埋弧焊工藝焊接而成的螺旋縫鋼管。

1、原材料即帶鋼卷，焊絲，焊劑。在投入前都要經過嚴格的理化檢驗。

2、帶鋼頭尾對接，採用單絲或雙絲埋弧焊接，在捲成鋼管后採用自動埋弧焊補焊。

3、成型前，帶鋼經過矯平、剪邊、刨邊，表面清理輸送和予彎邊處理。

4、採用電接點壓力表控制輸送機兩邊壓下油缸的壓力，確保了帶鋼的平穩輸送。

5、採用外控或內控輥式成型。

6、採用焊縫間隙控制裝置來保證焊縫間隙滿足焊接要求，管徑，錯邊量和焊縫間隙都得到嚴格的控制。

7、內焊和外焊均採用美國林肯電焊機進行單絲或雙絲埋弧焊接，從而獲得穩定的焊接規範。

8、焊完的焊縫均經過在線連續超聲波自動傷儀檢查，保證了100%的螺旋焊縫的無損檢測覆蓋率。若有缺陷，自動報警並噴塗標記，生產工人依此隨時調整工藝參數，及時消除缺陷。

9、採用空氣等離子切割機將鋼管切成單根。

10、切成單根鋼管后，每批鋼管頭三根要進行嚴格的首檢制度，檢查焊縫的力學性能，化學成份，溶合狀況，鋼管表面質量以及經過無損探傷檢驗，確保制管工藝合格后，才能正式投入生產。11、焊縫上有連續聲波探傷標記的部位，經過手動超聲波和X射線複查，如確有缺陷，經過修補后，再次經過無損檢驗，直到確認缺陷已經消除。

12、帶鋼對焊焊縫及與螺旋焊縫相交的丁型接頭的所在管，全部經過X射線電視或拍片檢查。

13、每根鋼管經過靜水壓試驗，壓力採用徑向密封。試驗壓力和時間都由鋼管水壓微機檢測裝置嚴格控制。試驗參數自動列印記錄。

14、管端機械加工，使端面垂直度，坡口角和鈍邊得到準確控制。

防腐螺旋焊管技術

由於螺旋焊管的個體質量比較大，所以必須要堆放在室外，但是這就難避會被日晒雨淋，所以生鏽的問題一直困擾著螺旋焊管的儲藏時間和條件。所以我們有必要進行關於螺旋焊管的防鏽知識的全面解答。

主要使用鋼絲刷等工具對鋼材表面進行打磨，螺旋焊管的清洗和預熱可以去除鬆動或翹起的氧化皮、鐵鏽、焊渣等。手動工具除銹能達到Sa2級，動力工具除銹可達到Sa3級，若鋼材表面附著牢固的氧化鐵皮，工具除銹效果不理想，達不到防腐施工要求的錨紋深度。

酸洗利用溶劑、乳劑清洗低壓流體輸送用焊接鋼管(焊管)表面，以達到去除油、油脂、灰塵、潤滑劑和類似的有機物，但它不能去除鋼材表面的銹、氧化皮、焊葯等，因此在防腐生產中只作為輔助手段。

一般用化學和電解兩種方法做酸洗處理，管道防腐只採用化學酸洗，可以去除氧化皮、鐵鏽、舊塗層，有時可用其作為噴砂除銹后的再處理。化學清洗雖然能使表面達到一定的清潔度和粗糙度，但其錨紋淺，而且易對螺旋焊管堆碼環境造成污染。

合理使用手段對生鏽管件進行清理時保證管件長時間的服務於生產，創造更多的生產效益。