国外直缝埋弧焊接钢管工艺设计和质量现状

.wd.摘要：从生产检验工艺人员配置、设备自动化程度以及实物质量状况等方面列举了国外某先进制管企业直缝埋弧焊接钢管的生产检验现状，并与国内先进制管企业进展比照。结果说明，我国现有钢管生产检验水平与国际先进水平存在一定差距，主要表现在装备水平、自动化程度、实物质量稳定性、生产管理、质量控制等方面。0 前言 直缝埋弧焊管longitudinalsubmergedarcweld-ed pipe，又称直缝双面埋弧焊接钢管，是以单张钢板为原料，经过UOE、JCOE或者HME等工艺成型后，采用双面埋弧焊接方式焊接，并经扩径后生产的钢管。其产品规格范围较广，焊缝的韧性、塑性、均匀性和致密性较好，具有管径大、管壁厚、耐高压、耐低温以及抗腐蚀性强等优点。适用于大型油气输送管道中穿越高寒地带、海底、桥梁、轨道、河床、坡道以及城市人口稠密区地方等重要路段。长输天然气管线在一类地区和局部二类地区使用螺旋埋弧焊管，二、三、四类地区使用直缝埋弧焊管。直缝埋弧焊管用途较广泛，具有广阔的开展前景。 本研究旨在介绍国外直缝埋弧焊接钢管生产和检验现状及其实物质量水平，以便同行认识和了解我国现有制管水平同国外先进水品存在的差距与缺乏，以提高我国直缝埋弧焊接钢管制造装备水平，改善工艺条件和提高整体实物质量等。1人员与设备1.1人员配置 国内外直缝埋弧焊管生产线关键岗位人员配置见表1。可以看出国内外直缝埋弧焊管生产线人力资源配比方面的差异。1.2设备自动化程度生产检验流程为：钢板UT引弧板熄弧板焊接铣边预弯U成型O成型高压水洗烘干预焊内焊外焊自动UT机械扩径水压自动UTRT平端面消磁自动尺寸测量人工检查自动喷标装运。 国外生产线有效地利用了计算机，使生产线成为一个由计算机控制生产检验的网络系统，每个岗位配有计算机终端，由操作员输入和计算机自动录入岗位操作信息，减少了人为影响因素，提高了生产效率，减轻了人工工作强度和工作量。1.2.1 引弧板、熄弧板焊接2个焊接机器臂自动完成引弧板、熄弧板的运输、对中、焊接等工序。1.2.2 机械扩径机械扩径由2套扩径机组同时进展步进式机械扩径，如图1所示。每套机组每次扩L/2长度钢管，这比一套机组扩整根钢管缩短一半时间，从而减少了钢管在扩径工序的停留时间，效率是一套常规设备的2倍。1.2.3水压后自动探伤水压后探伤为全自动运行，即：自动识别钢管管号，自动UT检验，自动报警，标记缺陷信号，自动记录UT检测曲线。1.2.4自动尺寸测量 钢管尺寸测量也实现了自动化。管端两侧配置2套管端尺寸自动测量装置，测量范围包括管端4个方向距离焊缝0，90，180和270的壁厚、管端内径、管端外径、管端椭圆度，能够完成自动测量、记录和报告等功能。钢管长度和实际质量有一套专门的自动测量设备，准确测量和存储钢管长度与质量。1.2.5 自动喷标 根据网络系统，将钢管各类信息传输到自动喷标机器臂控制计算机中，按照用户要求将钢管各类信息，如订货单位、钢管级别、规格、长度、管号、炉号、生产厂家等，通过自动喷标机器臂喷在钢管内外表或外外表，快捷喷印数字与字母。1.2.6 理化检验设备 全自动拉伸试验机，自动完成试样夹取、尺寸测量、安装、引伸计安装、拉伸、卸载、试验结果记录和存储等。全自动冲击试验机，自动完成试样夹取、安装、冲击、记录和存储等。采用卧式落锤冲击试验机，类似于冲击试验机，可以测量冲击功，摆角等，最大冲击能量为：39 000 J，并且自动完成试样夹取、安装、冲击、记录和存储等。自动硬度试验机，自动完成试样夹取、安装、硬度测试、记录和存储等。1.2.7 标识识别 国外许多重要生产、检验岗位无人职守，自动运行，钢管管号、炉号等身份信息通过计算机系统自动识别并进展相关生产、检验、记录和存储。制管行业常用的标识识别方法包括人工静态识别、条码识别和数字图形识别等。人工静态识别，通过数字照相机或者动态图像传输设备将钢管身份人工区分，并录入计算机系统，完成人工辅助识别；条码识别，运用很广泛，在中国邮政EMS系统、超市出口结算等都采用条码识别。难度最大的是数字图像识别，采用图像数字处理技术复原识别方法，自动识别标识。国外生产企业中，钢管成型后喷印标准数字，后续各岗位安装动态图像采集设备，钢管进入岗位后，自动扫描、传输、运算、识别出钢管标识号码，并对生产、检验过程进展记录存储。13运行效率国外直缝埋弧焊接钢管具有较高的生产效率。从表2中可以看出，1470根X70级准1016mm17.5 mm直缝埋弧焊接钢管，从焊接到外观综检均仅用144h即6天完成所有生产检验工作，UO成型、内外焊接、水压、自动超声波检验平均每天完成245根钢管，成品检验平均每天完成259.4根钢管，按照每班8 h工作制，平均每班生产检验80多根钢管。图2为日本某厂X65级PSL2准610 mm15.9 mm直缝埋弧焊管水压曲线。可以看出该水压机设备从0MPa升压到指定稳压压力21.0MPa，耗时5.5s，升压速率为4.073MPa/s。而且水压曲线非常平缓，没有任何减压趋势，可见该设备具有很好的增压能力和可控性。对于同规格同钢级钢管，国内某管厂需要50105s才能升到稳定的压力值，升压速率范围为0.20.4MPa/s。而且，在保压范围内，压力曲线呈缓慢下滑趋势，如图3所示，有时甚至为锯齿状下滑，但总体能在稳压压力下限值以上到达标准要求的稳压时间。2 产品实物质量2.1 钢管质量稳定性 国外直缝埋弧焊接钢管生产检验工艺稳定，质量稳定，具有较高的生产效率和合格率，且产品实物质量性能稳定可靠。一般对于X65和X70管线钢，订货范围在2万t以下的直缝埋弧焊接钢管全部在焊接、RT、UT和外观检验完毕后进展理化检验，包括首批检验、工艺评定试验、出证试验以及组批检验等，全部按照标准或者用户标准要求同时进展取样和试验，试验结果均无不合格，而且波动范围小，性能稳定。日本某厂生产的X70 PSL2级准1 016 mm17.5 mm直缝埋弧焊接钢管，共7 500 t，组批检验76批次，钢管母材横向拉伸屈服强度测量结果范围为510585 MPa，波动幅度75 MPa，平均为548 MPa，API SPEC 5L PSL2 X70钢管拉伸性能屈服强度要求为485620MPa。母材横向抗拉强度测量结果范围为600660MPa，波动幅度60MPa，平均为635MPa，API SPEC 5L PSL2 X70要求为565760 MPa，拉伸强度控制范围如图4所示。可见国外制管水平可以将钢管母材性能准确控制在标准标准要求范围中部，这样既能保证产品性能能够满足标准要求，又节约了因强度太高或者居于范围区间中上部而需要的合金化元素，并且还可以适当简化控轧工艺。2.2 合格率 国外直缝埋弧焊接钢管不仅具有高的生产效率，也具有高的合格率。某管厂生产1083根X70级准711 mm18.4 mm直缝埋弧焊接钢管，合格1 077根，降废6根，合格率为99.44；降废6根原因分别为：1根为焊接烧穿，4根为夹渣，1根为划伤。生产1470根X70级准1016mm17.5mm直缝埋弧焊接钢管，合格1457根，降废13根，合格率为99.11；降废原因包括划伤、压坑、夹渣和未焊透等。2.3韧性 33组国外某厂生产的LSAW API X65 PSL2级准610 mm15.9 mm直缝埋弧焊管-10夏比冲击试验结果见表3。可见，母材金属冲击吸收功单个最高可达493 J，均值可达470 J；焊缝金属冲击吸收功单个最低可达117 J，均值在239 J以上；焊接热影响区HAZ冲击吸收功单个最低可达293 J，可见管体母材及其焊接接头具有良好的抗冲击韧性。3 HSE管理国外某厂车间内设置多处医药室，放置紧急医药箱、担架；绿色通道、逃生路线明确，横穿钢管辊道均设置跨桥。人员劳动防护用品配置齐全，全面表达以人为本，简单、重复工作、有毒有害岗位均由机器人或者机器臂完成。4 结语 与国外各项先进的管线钢管指标相比，我国的管线管还有一定差距，有待进一步提高。差距主要表现在：装备水平、自动化程度、实物质量稳定性、生产管理、质量控制