直缝埋弧焊管直度偏差探讨 肖 都 李云龙２，３吴金辉２，３ ｌ＿中国石化股份有限公司物资装备部（北京１００７２８） ２．中国石油集团石油管工程技术研究院（陕西西安７１００６５） ３．北京隆盛泰科石油管科技有限公司（北京１００１０１） 摘要分析了直缝埋弧焊管直度偏差对钢管交货、钢管防腐和铜管生产检验进度的影响，探讨了钢管生产过程中直度偏差形 成的原因，并提出防止直度偏差产生的建议，为直缝埋弧焊管生产过程中的尺寸精度控制提供理论依据。 关键词直缝埋弧焊管直度偏差防腐 Ａｂｓｔｒａｃｔ ｎ１ｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ－ａｒｃ ｗｅｌｄｅｄ ｐｉｐｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｃｈｅｄｕｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｌｉｖｅｒｙ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅｓ．Ｔｈｅｎ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅｓ ａｒｅ ｅｘｐｌｏｒｅｄ，ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ．Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｓｏｍｅ ｔｈｅｏ— ｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ａｃｃｕｒａｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ ＬＳＡＷ ｐｉｐｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＬＳＡＷ ｐｉｐｅ；ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ 输送管线作为石油和天然气一种经济、安全、不 间断的长距离输送工具，在过去的几十年里得到了 东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件要求 “钢管直度偏差不大于钢管长度的０．２％Ｌ ，局部直 度应小于３．０ｍｍ／ｍ”，因此，钢管直度偏差超标直接 影响钢管的交货。 １．２直度偏差对钢管防腐的影响 ３ＰＥ防腐是一种综合性能好．高性价比的钢管 长足的发展，而且这种发展势头在未来的几十年中 仍将持续下去ｌ】】。随着世界石油天然气工业的不断 发展，在对长输管线用钢管性能提出高要求的同时， 对钢管的尺寸精度也提出了更高的要求。直缝埋弧 焊管由于其单位长度焊缝短，焊缝及应力水平分布 合理的特点，可获得高质量的油气输送用管，并主要 用于环境恶劣的地震带、冻土带及地形高落差等对 防腐技术，西气东输管道工程用钢管采用３ＰＥ防腐 技术。西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术 条件规定钢管交货的最大长度为１２．２ｍ。按照直度 钢管要求较高的三、四类地区。 直缝埋弧焊管的不直度偏差是钢管生产制造过 程中遇到的主要尺寸偏差，现行主要标准对直度偏 差都提出了严格的要求，分析了直缝埋弧焊管直度 偏差对钢管交货、钢管防腐和钢管生产检验进度的 偏差最大允许０．２％Ｌ的要求。钢管的最大直度偏差 可达２４．４ｒａｍ。然而，当钢管的直度达２４．４ｍｍ时，虽 然仍符合标准的要求，但在钢管防腐作业过程中就 容易引起防腐管的质量问题。 （１）３ＰＥ防腐层不均匀。钢管直度偏差过大，会 影响，探讨了钢管生产过程中直度偏差形成的原因， 并提出防止直度偏差产生的建议，为直缝埋弧焊管 生产过程中的尺寸精度控制提供理论依据。 导致ＰＥ膜片发生宽窄变化，严重时出现压不上边 的问题，局部ＰＥ层数达不到规定、沿螺旋线分布厚 度不足，而且，由于膜片受到周期性过度牵引，使得 膜片的宽度及厚度发生周期性变化，可能导致钢管 某个相位区内防腐层厚度整体不足，而对角相位厚 度整体加大。钢管直度偏差越大、涂装作业速度越 快，该问题就越严重。 １钢管直度偏差的影响 １．Ｉ直度偏差对钢管交货的影响 管线钢管现行主要标准ＡＰＩ ５Ｌ（４４版）要求“钢 管全长相对于直线的总偏离应≤０．２％的钢管长 （２）３ＰＥ防腐管管段气泡。在钢管传送过程中， 前后两根钢管的管口不能完全咬合，称为“错口”。错 口的幅度超过压辊变形对气泡的排除能力，位置低 的管端将产生气泡，管端气泡最容易出现并难以消 度［２１，每个管端１ ０００ｍｍ长度上相对于直线的局部 偏离应≤４．０ｍｍ”，ＤＮＶ—ＯＳ—ＦＩＯ１（２００５版）要求 “钢管直度偏差不大于钢管全长的０．１５％”Ｉ ３＿。而西气 ８ 除。错口问题除了和涂装作业线的平直度有关，钢管 的直度偏差也是一个重要原因．钢管直度偏差越大， 该问题就越突出ｌ ５ｌ。 产生塑性变形。焊接应力是一种无荷载作用下的内 应力，因此会在焊件内部自相平衡，这就必然在距焊 缝稍远区段内产生压应力 。 实际生产过程中，小管径薄壁钢管比大管径厚 对于由钢管直度偏差过大而引起３ＰＥ防腐层 过薄或管端产生气泡问题。虽然可以通过集中直度 壁钢管产生的直度偏差更大。这是由于厚壁钢管大 偏差较大的钢管，进行低速涂装作业来解决，但也严 重影响了钢管防腐作业的正常进行。根据经验，一般 对于１２ｍ长的钢管直度偏差控制在１５ｍｍ以内，就 多采用多丝焊接，焊接过程中每根单丝的热输入比 薄壁钢管采用单丝焊接时热输入低，所以一般大壁 厚钢管直度偏差较小。同时，当钢管壁厚相同，焊接 能大大降低其对钢管防腐作业的影响。 １．３直度偏差对钢管生产检验进度的影响 目前，直缝埋弧焊管制管企业对钢管直度偏差 工艺相同时，由于焊接产生的管体内应力基本相同， 而小管径钢管在受同样的应力时。会产生更大的变 形量。 的测量一般是在成品岗位，采用拉绳法检测，对于直 度偏差超标钢管采用矫直机进行矫直，矫直机构造 如图１所示。 ３解决直缝钢管直度偏差的方法 ３．１合理的焊缝设计 合理选择焊缝的尺寸和形式是解决直缝埋弧焊 钢管直度偏差的有效方法，一般情况下应尽量采用 较小的焊缝尺寸，焊缝尺寸过大，不但焊接量大，造 成焊丝浪费。冷却时收缩引起的塑性变形量也大，相 应地焊接应力也大。因此，在板厚相同时，坡口尺寸 越大，收缩变形也越大。 图１直缝埋弧焊管矫直机 ３．２合理的工艺措施 由于钢管在矫直后需要重新进行成品入库检 （１）减少焊接热输入。通常情况下，热输入大时， 加热的高温区范围大，冷却速度慢，使得焊接接头变 形区增大。 （２）采用多丝焊。厚壁钢管大多采用多丝焊接， 验，二次收库影响了钢管正常的生产检验进度。 ２钢管直度偏差的原因 直缝埋弧焊管在焊接过程中产生的焊接残余应 力．包括沿焊缝长度方向的纵向焊接应力、垂直于焊 缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应 焊接时每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的 热输入小得多，加热范围窄，冷却快，产生的收缩变 形小得多，而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成 约束，因此，多丝焊时的纵向收缩变形比单丝焊时小 得多，而且焊接的层数越多，纵向变形越小。 力。通常壁厚超过２０ｍｍ时。沿厚度： 向的残余应力 才有相对较高的数值，而一般情况下管线用钢管不 会有太大的壁厚，所以可以不予考虑。垂直于焊缝长 度方向的横向焊接应力主要造成钢管圆度偏差，而 ４结束语 （１）直缝埋弧焊钢管的焊缝分布不对称，在成型 焊接时会产生较大的直度偏差，甚至于超出规范要 沿焊缝长度方向的纵向焊接应力是引起直缝埋弧焊 管产生直度偏差的主要应力。 钢管的焊接过程是一个不均匀的局部加热和冷 却的过程。焊接过程中，焊缝周围产 主不均匀的温度 求而引起二次收库，而且．过大的直度偏差也严重影 响了钢管的后续防腐作业，因此，从焊接源头对直缝 埋弧焊管直度偏差，尤其是小管径薄壁直缝钢管直 度偏差进行控制，对于提高钢管防腐质量和加快钢 管检验进度有重大意义。 （２）实际生产过程中，采用现行管线管标准。如 场．焊缝及其附近温度最高，而邻近区域温度则急剧 下降。不均匀的温度场产生不均匀膨胀，焊缝附近金 属由于温度高．膨胀较大，受到远离 缝区域温度较 低、膨胀量较小的的金属材料所限制，产生了热塑性 压缩。焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩 短，但受到两侧金属限制而产生纵问拉应力，通常， 这种拉应力可超过钢板的屈服强度，从而引起材料 ＡＰＩ ５Ｌ规定直度偏差对直缝埋弧焊钢管进行验收 时，当钢管直度偏差接近标准上限时，即便未超标， （下转第２６页） ９ 人零点气体。对固定式仪器连续运行６ｈ，每间隔ｌｈ 记录仪器的零点值为 ，通人上述同一标准气体记 录仪器稳定示值为Ｓ 。对便携式仪器连续运行１ｈ， 按上述同样的方法，每间隔１０ｍｉｎ试验并记录读数 －（￥Ｂ５－￥Ｂ３））；ＡＢＳ（（Ｅ５－Ｅ３）一（￥Ｂ５一￥Ｂ３））；ＡＢＳ（（Ｆ５一Ｆ３） （￥Ｂ５一｛５Ｂ３））；ＡＢＳ（（Ｇ５一Ｇ３）一（￥Ｂ５－￥Ｂ３））；ＡＢＳ（（Ｈ５－ 一Ｈ３）一（￥Ｂ５一￥Ｂ３））。 （３）在工作簿的Ｉ３单元格内输入：ＭＡＸ（Ｃ４：Ｈ４１ ＭＯＯ％。 １次。然后将读数值分别填人单元格Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３、Ｅ３、 Ｆ３、Ｇ３、Ｈ３、Ｂ５、Ｃ５、Ｄ５、Ｅ５、Ｆ３、Ｇ５、Ｈ５内，即可自动 计算出零点漂移和量程漂移（图５）。 （４）在工作簿的Ｊ５单元格内输入：ＭＡＸ（Ｃ６：Ｈ６１ 漂移的检定计算如下： 零点漂移△ ： ， ×１００％ 式中△Ｚ一仪器的零点漂移。 ＳｏＺｏ）：×１００％ ；－ｚ￣Ｎ￣Ｎ．Ｎ△Ｓ —（ｓ） －（－， 式中△Ｓ 一仪器的量程漂移。 ６结论 由此可以看出，采用Ｅｘｃｅｌ计算可燃气体检测 报警器的示值误差、重复性、报警误差和漂移等项目 的检定数据处理，一旦编写好程序后，每次计算时只 需在工作簿中输入测试值后，所有结果就一目了然 了，这将在很大程度上减少人＿丁计算的差错率，有效 地提高了可燃气体报警器的检定效率。 【参考文献】 【１】ＪＪＧ ６９３—２００４可燃气体检测报警器检定规程［Ｓ】 （１）在工作簿的Ｃ４、Ｄ４、Ｅ４、Ｆ４、Ｇ４、Ｈ４单元格 内分另 输入：Ｃ３一￥Ｂ３；Ｄ３一￥Ｂ３；Ｅ３—８Ｂ３；Ｆ３一￥Ｂ３； Ｇ３－￥Ｂ３；Ｈ３一￥Ｂ３。 一作者简介 王学￣（１９６８一），男，高级工程师，现从事油田最高计量标准管理 及计量器具检定工作。 （２）在＿］二作簿的Ｃ６、Ｄ６、Ｅ６、Ｆ６、Ｇ６、Ｈ６单元格 内分另０输入ＡＢＳ（（Ｃ５一ｃ３）一（￥Ｂ５一￥Ｂ３））；ＡＢＳ（（Ｄ５一Ｄ３） ｌ本文编辑：黄永场收稿日期：２０１１—０６—０７Ｉ （上接第９页） ［４１ Ｑ／ＳＹ ＧＪＸ ０１０４—２００７西气东输 线管道工程用直缝埋弧焊管 技术条件『Ｓ１ ．【５］廖宇平，程书旗，郑玉海，等．３ＰＥ防腐层缺陷成因分析与防范【Ｊ］．防 仍会在防腐作业过程中引起防腐层的质量问题；同 时，考虑到当最大直度偏差并不处于钢管中部．而是 靠近钢管一端时，则在相同的直度偏差下，其对钢管 防腐质量的影响会更突出，建议标准适当提高对钢 管直度偏差的要求。 【参考文献】 腐保温技术．２００５．１３（３）：２６—３０． 【６Ｊ田锡唐．焊接结构［ＭＩ．北京：机械Ｔ业出版社，１９８２． 【７］张文钺．焊接传热学［Ｍ］．北京：机械丁业出版社，１９８９． ［１】郑茂盛，周根树 赵新伟，等．现役油气管道簧全性评价研究现状Ⅲ． 石油丁程建设．２００４。３０（１）：１—６． ［２］ＡＰＩ ＳＰＥＣ ５Ｌ（４４版）２００７管线钢管规范 ． 【３ Ｊ ＤＮＶ－ＯＳ—Ｆ１０１：２００５ ＳＵＢＭＡＲＩＮＥ ＰＩＰＥＬＩＮＥ ＳＹＳＴＥＭＳ［Ｓ］． Ｉ本文编辑：路萍收稿日期：２０１１—０３－０７ Ｉ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ｊ ÷ 碧篱 舜 枣 ｜簿｝尊曩 黪《藩－ 囊 ■ 黪＃ ｜ 霸。