卷板钢管与螺旋管

工作联系单GD220238□0□1单位（子单位）工程名称致：事由：建议将新建污水管采用的卷板钢管改为螺旋钢管内容：为提高施工质量，保证新建污水管更安全、更耐用，建议将设计图中新建污水管的管材由原来的卷板钢管改为螺旋钢管。两种管材的技术特性对比如下：材料的冶金性能卷板钢管是用钢板生产的，而螺旋管是用热轧卷板生产的。热轧带钢机组轧制工艺具有一系列的优点，具有获得生产优质管线钢的冶金工艺能力。例如，在输出台架上装有水冷却系统以加速冷却，这就允许使用低合金成分来达到特殊的强度等级和低温韧性，从而改进钢材的可焊性。更需要说明的是，由于螺旋管的卷板轧制方向不是垂直钢管轴线方向(其夹角取决于钢管的螺旋角)，而卷板钢管的钢板轧制方向垂直于钢管轴线方向，因而，螺旋管材料的抗裂性能优于卷板钢管。·焊接工艺从焊接工艺而言，螺旋管与卷板钢管的焊接方法一致，但卷板钢管不可避免地会有很多的丁字焊缝，因此存在焊接缺陷的机率也大大提高，而且丁字焊缝处的焊接残余应力较大，焊缝金属往往处于三向应力状态，增加了产生裂纹的可能性。而且，根据埋弧焊的工艺规定，每条焊缝均应有引弧处和熄弧处，但每根卷板钢管在焊接环缝时，无法达到该条件，由此在熄弧处可能有较多的焊接缺陷。·强度特点管子在承受内压时，通常在管壁上产生两种主要应力，即径向应力ΔY和轴向应力δX。焊缝处合成应力δ=ΔY(l/4sin2α+cos2α)1/2，其中，α为螺旋管焊缝的螺旋角。螺旋管焊缝的螺旋角一般为50-75度，因此螺旋焊缝处合成应力是卷板钢管主应力的60-85%。在相同工作压力下，同一管径的螺旋管比卷板钢管壁厚可减小。根据以上特点可知：螺旋管发生爆破时，由于焊缝所受正应力与合成应力比较小，爆破口一般不会起源于螺旋焊缝处，其安全性比卷板钢管高。B.当螺旋焊缝附近存在与之相平行的缺陷时，由于螺旋焊缝受力较小，故其扩展的危险性不如直焊缝大。C.由于径向应力是存在于钢管上的最大应力，所以焊缝处于垂直应力这一方向时承受最大载荷。即直缝承受的载荷最大，环向焊缝承受的载荷最小，螺旋缝介于二者之间。·静压爆破强度螺旋管与卷板钢管的屈服压力与爆破压力实测值和理论值基本吻合，偏差接近。但无论是屈服压力还是爆破压力，螺旋管均低于卷板钢管。爆破试验还显示出螺旋管爆破口的环向变形率明显大于卷板钢管。由此证实，螺旋管的塑性变形能力优于卷板钢管，爆破口一般只局限于一个螺距内，这是螺旋焊缝对裂口的扩展起了有力的约束作用所致。·韧性和疲劳强度管道发展的趋势是大口径、高强度。随着钢管直径的加大、所用钢级的提高，产生韧性断裂尖稳扩展的趋势越大。根据美国有关研究机构的试验表明，螺旋管与卷板钢管虽然同为一个级别，但螺旋管具有较高的冲击韧性。输送管线由于输量的变化，在实际操作过程中，钢管是承受随机交变载荷的作用。了解钢管的低循环疲劳强度，对判断管线的使用寿命具有重要的意义。按测定结果，螺旋管的疲劳强度与无缝管和电阻焊管相同，试验的数据与无缝管和电阻管分布在同一区内，而比一般的埋弧卷板钢管要高。·现场可焊性现场的可焊性主要是由钢管的材质和端口配合尺寸公差决定的。考虑到钢管安装施工的要求，钢管加工生产的连续性的和外形几何尺寸的一致性尤为重要。螺旋管的生产是基本上在同一工况条件下稳定的连续流程：而卷板钢管制作工序是分段的，包括整板/压头/预卷/点焊/焊接/精整/组对等多道工序过程。这是螺旋管生产区别于卷板钢管生产的重要特征。稳定的生产工况非常便于焊接质量的控制和几何尺寸的保证。由于螺旋管管型规整、焊缝均匀分布，相对于卷板钢管，螺旋钢管有非常好的管口椭圆度和端面垂直度，保证了现场钢管焊接组对时的组对精度。·对输送介质流动特性的影响输送管线中的压降和管子的长度、流体粘滞系数、流体速度、流体阻力系数都成正比，而和管子的内径成反比。而流体阻力系数既与雷诺数有关，又与管子内壁表面的粗糙度有关。经测定，管子内壁表面的粗糙度所起的影响要比局部隆起的面积(如螺旋形的焊缝或纵长的焊缝、甚至包括内环形焊缝)所起的影响大十倍。·生产与管理螺旋焊缝钢管的生产能体现出优质高效的优势。一台螺旋管机组的生产量相当于5-8台卷板钢管设备，如何使多台卷管设备生产线都能够达到同一制作标准，即按统一的生产工艺规范和质量保证体系生产以满足焊接质量要求与管道制造等级将是一项繁重的工作。多头生产势必增加工程管理与质量监督的工程量。多台直缝卷管机组及相应的焊接设备，其操作人员的操作技能、质量意识、分布的点和控制程序的差异将带来生产管理、计划进度、检查验收、交付协调等方面的诸多困难，极易造成管理与协调上的忙乱和生产厂家与施工单位的质量推诿。·质量保证按照螺旋管生产标准的规定，螺旋焊缝钢管的主要检验/控制项目包括：①外形尺寸：钢管外径、壁厚、椭圆度、弯曲度、管端垂直度、长度②外观质量：焊缝余高、错边、钢管表面、分层、夹杂、焊缝缺陷判定③化学成分④焊接接头拉伸试验⑤静水压试验⑥酸蚀检验⑦无损检验，而卷板钢管没有相应的生产标准。一般螺旋管机组均采用在线连续检验方式来保证焊缝的的焊接质量，这是螺旋管生产区别于卷板钢管生产的另一重要特征。连续检验有利于焊接缺陷的监控、焊接质量的稳定、焊接等级的保证。由于生产工艺的限制，卷板钢管极难实现连续不间断检验。这将使焊接隐患与质量问题的出现机率增加，甚至影响将来管线运行的整体工作可靠性。提出单位（章）项目负责人：日期：2015年12月22日