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直缝焊管与螺旋焊管在供水工程中的比较直缝焊管和螺旋焊管都是焊接钢管的一种,它们在国民生产建设中应用广泛。直缝焊管和螺旋焊管因生产工艺不同因此具有许多不同之处,下面从各个角度出发,分别比较直缝焊管和螺旋焊管。1、焊接工艺直缝焊管生产工艺相对简单,主要生产工艺有高频焊直缝焊管和埋弧焊直缝焊管。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高,主要生产工艺是埋弧焊。螺旋焊管能用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管,还可以用较窄的坯料生产管径较大的焊管,但是与相同长度的直缝焊管相比,焊缝长度增加30~100%,因此,较小口径的焊管大都采用直缝焊,大口径焊管则大多采用螺旋焊。在业内生产较大口径直缝焊管时会使用丁字焊技术,即将一段段短的直缝焊管再进行对接,接成符合工程需要的长度,则丁字焊直缝焊管缺陷的机率也大大提高,而在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,但每根直缝焊管在焊接环缝时,无法达到该条件,由此在熄弧处可能有较多的焊接缺陷。2、强度特点管子在承受内压时,螺旋焊缝处合成应力是直缝焊管主应力的60~85%,在相同工作压力下,同一管径的螺旋钢管比直缝焊管壁厚可减小。根据以上特点可知:(1)螺旋钢管发生爆破时,由于焊缝所受合成应力比较小,爆破口一般不会起源于螺旋焊缝处,其安全性比直缝焊管高。(2)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。3)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。 3、静压爆破强度 爆破试验显示出螺旋钢管爆破口的环向变形率明显大于直缝焊管。由此证实,螺旋钢管的塑性变形能力优于直缝焊管,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。 4、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、所用钢级别的提高,产生韧性断裂尖稳扩展的趋势越大越大。根据美国有关研究机构的试验表明,螺旋钢管与直缝焊管虽然同为一个级别,但螺旋钢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,更适合螺旋焊管。 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:螺旋钢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,而比一般的埋弧直缝焊管要高。 5、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。考虑到钢管安装施工的要求,钢管加工生产的连续性和外形尺寸的一致性尤为重要。螺旋焊管的生产是基本上在同一工况条件下稳定的连续流程,而直缝焊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。这是螺旋焊管生产区别于直缝焊管生产的重要特征。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。由于螺旋焊管管型规整、焊缝均匀分布,相对于直缝焊管,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。 6、生产与管理 螺旋钢管的生产能体现出优质高效的优势。一台螺旋焊管机组的生产量相当于5~8台直缝焊管设备,如何使多台卷管设备生产线都能够达到统一制作标准,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是一项繁重的工作。多台生产势必增加工程管理与质量监督的工作量。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。 7、质量保证 按照螺旋焊管生产标准的规定,螺旋焊缝钢管的主要检验/控制项目包括:外形尺寸、钢管外径、壁厚、椭圆度、弯曲度、管端垂直度、长度外观质量、焊缝余高、错边、钢管表面、分层、夹杂、焊缝缺陷判定、化学成分、焊接接头拉伸试验、静水压力试验、酸蚀检验、无损检验,而直缝焊管没有相应的生产标准。一般螺旋焊管机组均采用在线连续检验方式来保证焊缝的焊接质量,这是螺旋管生产区别于直缝焊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,直缝焊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几率增加,甚至影响将来管线运行的整体工作可靠性。 8、生产资质 螺旋焊管生产厂家应持有国家颁布的工业产品生产许可证。许可证制度要求螺旋焊管的生产厂家首先应通过国家认定的权威机构的审查考核,具备相应的生产手段、检验设备,质量保证体系运行良好有效,产品应符合国家标准的等级和质量规范要求,经国家工业产品生产许可证办公室确认后发证。所以,螺旋焊管生产厂家均有较为完善的质量保证体系和质量控制的运作程序。直缝焊管生产厂家没有工业产品生产许可证的要求。 9、综合价格 螺旋焊管较直缝焊管机械化生产效率高、生产规模大,钢板损耗率低,故其单米加工费用较低。经向加工厂家咨询,DN1600焊接钢管卷管价格为960元/t,而同规格的焊接钢管单t价格可降低至800元/t。 9、应用范围 螺旋焊管主要应用于中低压输水管道,特殊制造的直缝焊管更多的应用于超高压的输油输气管道。由于螺旋钢管在椭圆度高、连续生产效率高、焊缝质量有保证、综合造价低的优势,自上世纪90年代逐渐取代直缝焊管,在近20年的供水工程中取得了普遍的应用,典型的例子有:2006年9月开工建设至2010年4月世博会召开以前投入运行的上海青草沙水源地原水工程,该工程的陆域输水管道采用双管平行敷设方案,管径DN1600~3600,内水压力0.4~0.6MPa,双管总长约200公里,均采用螺旋焊管,个别部位采用顶管施工。 综上所述,不论是在质量保证、工业化生产效率还是建设经济上比较,螺旋焊管在中低压供水工程中的优势较直缝焊管越来越明显。在近年来,供水工程中螺旋钢管的普遍使用,对本工程也树立了更多更好的施工借鉴和参考,更加助于本工程高质高效建设实施。
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