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        不銹鋼行情
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        鋼板質量對不銹鋼焊管的影響

        來源:至德鋼業 日期:2021-06-24 09:39:46 人氣:30

        介紹不銹鋼焊管用鋼板各技術參數及其對鋼管產品質量的影響,分析鋼板技術參數的均勻性、穩定性要求。分析認為:大批量生產時鋼板技術參數的離散度較大是影響不銹鋼焊管生產的主要原因。加強對鋼板軋制工藝的研究,減小鋼板各項技術參數的離散度,對提高鋼板和不銹鋼焊管的質量具有重要意義。

        2000年建設西氣東輸一線開始,中國對大直徑不銹鋼焊管的需求增大,國內開始籌建不銹鋼焊管生產線,也開始進行不銹鋼焊管用鋼板的研究,并建設寬厚板生產線。通過十幾年的發展,管線鋼種類、性能都接近國外先進水平。近年來,隨著油氣輸送管線設計的壁厚增大,輸送壓力增高,施工周期縮短,要求鋼管廠能夠快速、高效、高質量完成鋼管生產。作為鋼管生產的主要原料,鋼板的質量對鋼管的生產效率和產品質量起決定性作用,鋼板的化學成分、金相組織、機械性能、幾何尺寸、表面質量等對鋼管質量和生產效率都有較大影響,另外,在大批量生產時,鋼板質量的均勻性、穩定性也對鋼管生產有較大影響。而鋼廠的研究大多集中在鋼板的化學成分、金相組織、機械性能以及可焊性方面,但對技術指標穩定性方面研究相對較少,大批量生產的鋼板各類參數的離散度較大。加強鋼板質量的均勻性、穩定性研究,對提高鋼板和鋼管的質量具有重要意義。

        1生產中發現的問題

        1.1屈服強度

        鋼板的理化性能中,屈服強度對生產環節影響較大,主要體現在兩方面。

        1)同一批生產的不同鋼板之間的屈服強度偏差較大,鋼板標準中屈服強度上下限差值在150-200MPa1),當兩張屈服強度相差較大的鋼板用相同設備、相同工藝生產時,JCO成型后鋼管的橢圓度和“啜嘴”都會出現較大的偏差,并導致預焊后坡口尺寸變化,從而影響焊接質量和擴徑后的橢圓度,鋼管的屈服強度也會有較大偏差。

        2)同一張鋼板各部位的屈服強度偏差較大,擴徑后鋼管的直度、橢圓度較差,嚴重時水壓過程中鋼管產生彎曲變形。生產過程中對X65Ф7111mmx12.7mm水壓后直度31mm的鋼管兩端取樣進行拉伸試驗,發現兩端屈服強度差值達到110MPa,遠遠超出鋼板標準中屈服強度同板差不大于60MPa的要求。

        1.2厚度

        目前鋼板標準中鋼板厚度允許偏差-3%1-7%t為鋼板厚度,mm),最大不超過1.5mm。埋弧自動焊時加工x型帶鈍邊坡口,銑邊刀盤按鋼板表面定位進行浮動,上(或下)坡口深度是定值,下(或上)坡口深度隨厚度變化,當兩張鋼板厚度相差較大時,銑邊后下(或上)坡口深度偏差較大,預焊后外(或內)坡口尺寸變化較大,影響埋弧焊焊接質量。另外,兩根壁厚不同的鋼管在按相同擴徑率進行擴徑后,鋼管外徑差值為壁厚差值的兩倍,管徑容易超出標準要求,并給鋼管現場對接造成一定困難。圖4所示為一批25.4mm厚度鋼板的厚度偏差,其偏差范圍為0.85mm.

        1.3月牙彎

        目前鋼板標準中月牙彎允許不大于10mm/12000mm。當鋼板有月牙彎時,為保證鋼板的最小矩形尺寸符合標準要求,鋼廠需要增加鋼板寬度,導致制管時銑邊切削量增加,有時超出銑邊機工作能力,需要分兩次銑削才能加工到需要的板寬,影響銑邊刀片的使用壽命和生產效率。當鋼板月牙彎較大時,銑到一定鋼板寬度時有可能板邊局部沒有銑出坡口,需要局部切除或整張板降廢。圖5所示為一批711mmx12.7mm鋼管原料鋼板月牙彎,其大小為0-14mm隨機出現。

        1.4切斜

        當鋼板端部有切斜時,成型后鋼管端部焊縫兩側有錯位,影響水壓密封效果,切斜較大時需要切除,切除所需時間隨管徑、壁厚增大而增大,在生產大直徑厚壁管時,切除量越多,生產效率越低。鋼管軸錯如圖6所示,鋼管軸錯是鋼板端部存在切斜,制成鋼管后管端錯位造成的。

        1.5不平度

        目前鋼板標準中不平度偏差允許小于10mm/2000mm,當鋼板不平度較大時,銑邊刀盤不能完全按鋼板彎曲形狀進行浮動,銑邊后鋼板坡口忽大忽小,影響埋弧焊焊接質量。鋼板不平度如圖7所示。當板頭不平度較大時,有可能在銑邊或預彎時造成設備損壞。

        1.6銹蝕

        鋼板表面銹蝕分3種情況:一是表面小顆粒浮銹,比較容易清理,在焊前清理后不會對焊接質量造成影響;二是覆蓋在鋼板表面層片狀氧化皮,在成型過程中脫落,堆積在鋼管內,如果焊前清理不干凈,會導致內焊縫產生氣孔或夾渣缺陷;三是鋼板表面局部較嚴重的麻坑,需要進行修磨,深度較大的可能切除或降廢,麻坑數量多時對生產效率影響較大。鋼板邊緣除銹前后及鋼板表面存在的麻坑如圖8所示。

        1.7劃傷、壓坑、結疤、裂紋

        當鋼管表面存在劃傷、壓坑、結疤、裂紋等缺陷時,局部存在較大的應力集中,影響鋼管使用壽命,需要進行修磨處理,當缺陷較深時需要切除或降廢,影響鋼管生產效率。鋼板表面存在的缺陷如圖9所示。

        1.8夾雜

        鋼管檢驗標準中規定焊縫全壁厚及焊縫兩側相鄰1.6mm1/16in)寬度的母材為焊接接頭檢驗區域,按焊縫標準進行檢驗。在鋼板邊緣存在的夾雜物,焊接后出現在焊縫熱影響區附近,x射線檢測不到,但超聲波探傷時超出焊縫標準要求,有可能造成鋼管切除或降廢。焊縫及熱影響區如圖10所示,在宏觀上難以發現缺陷,放大50倍以后可以觀察到缺陷位于熱影響區內,放大500倍以后缺陷比較明顯。

        1.9油污

        在生產610mmx25.4mm鋼管過程中,檢驗出多根鋼管出現氣孔缺陷,經檢查,發現預彎機西側對中輥道上有黃油。黃油的來源是由于前期生產的鋼板表面有油,上料時未清理干凈,預彎前清掃帶在清掃鋼板表面時將油都掃到鋼板邊緣,鋼板與對中輥接觸時,黃油黏到對中輥上并積存,后續鋼板接觸到對中輥時黃油黏到坡口邊緣導致內煤時產生氣孔07。鋼板上的油可能是鋼板軋制過程中設備掉落或運輸過程中裝卸時設備掉落。鋼板對中輥道油污如圖11所示。

        1.10磁導率

        管線鋼的磁導率通常很小,當生產過程中某種原因導致鋼板的磁導率變化較大時,在制管過程中采用直流焊接時在電弧周圍產生較大的磁場力,引起電弧磁偏吹。

        在生產610mmx12.5mm鋼管時,鋼管內焊縫管端和管尾沒有咬邊,中間咬邊多,中間焊縫窄而高。內焊焊點附近磁場強度超過45Gs。減小內焊一絲電流,降低焊速后咬邊消除。在生產中610mmx25.4mm鋼管時,鋼板上沒有剩磁,部分鋼管預焊時無法正常起弧焊接,預焊后測量,能正常起弧焊接的鋼管管端剩磁在10Gs以下,不能正常起弧焊接的管端剩磁在10Gs以上,有的甚至超過30Gs。

        1.11爐批數量

        鋼管標準中,油氣輸送管按鋼板爐批進行理化試驗取樣,鋼板爐批越多,取樣數量越多,鋼管材料消耗越大,生產效率越低。

        2技術指標的影響

        鋼板標準中有具體數值要求的指標,如厚度、寬度、月牙彎等,除個別參數外,大部分鋼廠都能控制在標準規定的范圍內,滿足標準的要求,但散點圖表明,數值的離散度較大,個別參數的極值接近標準規定的上下限,可能出現鋼管生產時相鄰兩張板的差別較大,從而導致鋼管某個參數出現較大的變化,影響到鋼管的產品質量。鋼板標準中沒有具體數值要求的技術指標,如劃傷、壓坑、裂紋、夾雜等,生產過程中發現大部分鋼廠生產的鋼板都有這些缺陷存在,對鋼管的質量產生較大的影響。

        鋼板標準中沒有要求的技術指標,如磁導率、銹蝕等,偶爾發現個別廠家生產的鋼板這些指標偏差較大,影響鋼管的生產缺陷的存在會使鋼管產生應力集中,鋼板技術指標的離散度越大,生產出的鋼管技術指標的離散度也越大,管線施工的難度增加,鋼管在服役過程中應力分布不均勻程度也相應加大。加強鋼板軋制工藝的研究,減小鋼板各項技術指標的極差,控制各項技術參數的離散度,使鋼板的質量趨于均勻、穩定,從而減小對鋼管生產過程及產品質量的影響。

        3對鋼板的要求

        為保證鋼管生產過程及產品質量的穩定,建議鋼廠減小鋼板技術參數的公差范圍:鋼板屈服強度波動范圍控制在50MPa以下,同板差控制在30MPa以下;鋼板厚度偏差控制在0.4mm以下;月牙彎控制在3mm/12000mm以下;切斜全板寬控制在3mm以下;整板不平度控制在5mm/2000mm以下;鋼板表面進行防銹蝕處理;鋼板表面沒有劃傷、壓坑、結疤、裂紋等缺陷;每爐鋼板應不少于10張;板邊50mm以內沒有夾雜物;控制鋼板的磁導率;鋼板表面沒有油污。

        4結語

        鋼板機械性能、幾何尺寸及表面質量的穩定性,對大批量生產鋼管的質量穩定起重要作用,加強對鋼板軋制工藝的研究,減小鋼板各項技術參數的離散度,生產出組織均勻、性能穩定、外觀良好、尺寸精確、板邊無夾雜物的鋼板,對提高我國軋鋼水平,以及提升我國直縫埋弧焊鋼管質量,具有重要意義。

        本文標簽:不銹鋼焊管 

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