程靜

摘要：本文將圍繞直縫埋弧焊鋼管的成形方式及選擇條件進(jìn)行分析討論，進(jìn)一步明確不同成形工藝存在的優(yōu)缺點(diǎn)，加強(qiáng)彼此之間的性能比較，找出效果最佳的成形方法，以此保障直縫埋弧焊鋼管的應(yīng)用質(zhì)量，使其保持良好的穩(wěn)定性和抗壓度，不會(huì)輕易發(fā)生管徑變形或表面破損等不良狀況。

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù);管道材料;成形工藝

引言：直縫埋弧焊鋼管的性能優(yōu)良、適用性較強(qiáng)，不僅能夠應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、流體輸送等領(lǐng)域，還能有效替代傳統(tǒng)的螺旋埋弧焊鋼管，在長輸管道中發(fā)揮承載、運(yùn)輸作用。為了確保直縫埋弧焊鋼管的成形方式與選擇更具有針對(duì)性和方向性，首先要對(duì)其具有的優(yōu)勢與特點(diǎn)進(jìn)行深入分析。

一、直縫埋弧焊鋼管分析

直縫埋弧焊鋼管之所以能夠有效替代傳統(tǒng)的直縫電阻焊鋼管以及螺旋埋弧焊鋼管，是因?yàn)槠湓谠O(shè)計(jì)過程中彌補(bǔ)了以往設(shè)計(jì)方法中存在的不足之處，進(jìn)一步拓寬了管徑上限，使結(jié)構(gòu)構(gòu)造更符合工藝生產(chǎn)的實(shí)際需求，比如：高頻直縫電阻焊鋼管的管徑較小，通常保持在406MM以內(nèi)，無法滿足大口徑管道建設(shè)的應(yīng)用需要，而螺旋埋弧焊鋼管雖然口徑相對(duì)較高，甚至管口直徑能夠達(dá)到1200MM，但由于其本身制備方式相對(duì)復(fù)雜、性價(jià)比較低，因此在長輸管道中的占比正不斷下降，被成形方式更加便捷、性能更加優(yōu)越的直縫埋弧焊鋼管所替代。而直縫埋弧焊鋼管之所以能夠在長輸管道中得到大范圍應(yīng)用的原因在于：一，精簡了生產(chǎn)工序，消除了拆卷環(huán)節(jié)，以此降低原材料壓坑、劃傷等現(xiàn)象的產(chǎn)生;二，管徑周長與開縫狀況更容易得到控制，能夠有效保障焊接質(zhì)量;三，為了適應(yīng)高徑口要求進(jìn)行擴(kuò)管工作后，可以全面消除作用在鋼管上的應(yīng)力;四，由于直縫埋弧焊鋼管采用的是直線焊縫的方法，因此焊縫長度較短，不容易在使用過程中受震動(dòng)影響產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷;五，在完成擴(kuò)徑操作后，鋼管的尺寸精度能夠得到一定程度的提升，不僅方便現(xiàn)場焊接工作的開展，還能有效降低材料規(guī)格不達(dá)標(biāo)的狀況，減少風(fēng)險(xiǎn)隱患的產(chǎn)生;六，由于焊接縫為直線形式，能夠確保防腐涂料的涂抹均勻。

二、直縫埋弧焊鋼管的成形方式及選擇的深入探究

（一）成形方式

1.UOE法

UOE成形方法主要依靠五條三絲內(nèi)焊裝置與四條三絲外焊器械來實(shí)現(xiàn)焊接工作，能夠根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行管徑的適當(dāng)調(diào)整與水壓的擴(kuò)徑處理，從而達(dá)到優(yōu)化尺寸精度的目的。其主要成型工藝流程主要分為預(yù)彎邊、壓力機(jī)成型與應(yīng)力消除三部分，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要注意該成型機(jī)組的體積相對(duì)龐大，造價(jià)金額較高，并且相應(yīng)配套設(shè)施眾多，需要搭配多套鋼管焊機(jī)才能保證成形效率的最大化提升。雖然UOE法的成本支出占比較大，但生產(chǎn)效率卻遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的CFE法與HME法，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)可知，UOE鋼管機(jī)組每年的生產(chǎn)值可達(dá)300000噸，最高值為10*104噸。同時(shí)為了消除因需要滿足不同直徑鋼管而頻繁更換成型磨具、更換產(chǎn)品型號(hào)時(shí)產(chǎn)生的管道應(yīng)力，需要在使用鋼管機(jī)組時(shí)搭配擴(kuò)徑機(jī)。當(dāng)前UOE工藝技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟，大部分企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)自身經(jīng)濟(jì)效益的增長。但由于該方法所使用的設(shè)備機(jī)組數(shù)量眾多，成本支出相對(duì)較高，因此只適用于進(jìn)行大批量生產(chǎn)的加工環(huán)境。

2.RBE法

RBE法又叫輥壓彎曲成形法，其產(chǎn)生原因是由于許多企業(yè)難以承受UOE機(jī)組過高的投資金額，因此選擇在以往的RB技術(shù)上進(jìn)行改良與升級(jí)，實(shí)現(xiàn)彎曲、擴(kuò)徑等工藝流程的全面優(yōu)化。RBE技術(shù)不僅能夠確保制成的鋼管與UOE機(jī)組生產(chǎn)的鋼管具有幾乎一致的應(yīng)用質(zhì)量與使用性能，還進(jìn)一步擴(kuò)展了產(chǎn)品的適用性，即使在批量較少的生產(chǎn)環(huán)境中也能得到有效應(yīng)用。其主要制管過程可細(xì)分為：一，利用三輥成形機(jī)對(duì)鋼板進(jìn)行輥壓處理，形成符合生產(chǎn)要求的鋼管口徑;二，彎曲鋼管的邊緣部分;三，在更換產(chǎn)品規(guī)格時(shí)，要及時(shí)替換芯輥以此確保應(yīng)力的均勻分布。雖然RBE成形設(shè)備地投資金額較小，能夠保證一套芯輥完成不同類型的產(chǎn)品生產(chǎn)，但由于鋼管管徑與厚度受芯輥強(qiáng)度影響較大，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的批量化生產(chǎn)，因此在制造過程中存在一定的局限性。

3.JCOE法

JCOE法的工藝原理即是將鋼板依次壓成J形、C形、O形，之后對(duì)鋼板進(jìn)行擴(kuò)徑處理，得到符合應(yīng)用要求的鋼管。JCOE成形法的來源同樣來自UOE工藝，通過參考其制備原理將原本的工藝流程進(jìn)行合理拆解，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備分步投入，以此降低設(shè)備投資金額，提升方法的適用性。雖然該方法生成的鋼管與UOE制造的鋼管質(zhì)量相同，但由于沒有將設(shè)備一次性投入使用因此產(chǎn)量會(huì)發(fā)生一定幅度的下滑[1]。

4.成形方式性能比較

以我國某鋼管廠的生產(chǎn)案例作為分析對(duì)象，深入了解三種成形方式在綜合性能上的差異性。UOE成形的制管原料為定尺鋼板、鋼管外徑為4060MM、管壁厚度6.4MM、鋼管長度65M、材料等級(jí)為APIX70、機(jī)組生產(chǎn)能力可達(dá)30×107噸、模具數(shù)量較多，價(jià)格相對(duì)高昂、更壞周期為兩天、總投資金額為10×1010元。RBE成形的制管原料為定尺鋼板、鋼管外徑為5051MM、管壁厚度6.4MM、鋼管長度305M、材料等級(jí)為APIX70、機(jī)組生產(chǎn)能力可達(dá)820×104噸、模具數(shù)量較少，價(jià)格適中、更壞周期為兩小時(shí)、總投資金額為2.5×108元。JCOE成形的制管原料為定尺鋼板、鋼管外徑為4060MM、管壁厚度6.4MM、鋼管長度312M、材料等級(jí)為APIX70、機(jī)組生產(chǎn)能力可達(dá)2000×104噸、模具數(shù)量較少，價(jià)格相對(duì)低廉、更壞周期為兩小時(shí)、總投資金額為24×108元。由此可看出，JCOE工藝技術(shù)是當(dāng)前性價(jià)比最高、發(fā)展前景良好的成形方式，能夠以最小的投資金額獲取性能最優(yōu)良的工藝設(shè)備，且能夠有效保障產(chǎn)品質(zhì)量，并切實(shí)滿足長輸管道的建設(shè)需求。

（二）選擇要求

直縫埋弧焊鋼管的適用條件具體可分為以下五點(diǎn)：一，部分用戶的用氣量并不均勻，管道壓力波動(dòng)幅度較大，因此對(duì)鋼管的承受應(yīng)力要求較高，若管材本身存在結(jié)構(gòu)缺陷，會(huì)在高頻率震蕩的環(huán)境下使交變應(yīng)力逐漸擴(kuò)散，造成焊縫進(jìn)一步破裂，影響管道的安全性，對(duì)于此類狀況則可使用直縫埋弧焊鋼管，由于其本身只有一條焊縫，能夠有效降低管道壓力波動(dòng)對(duì)其造成的干擾，保障管道運(yùn)營質(zhì)量;二，適用于地震區(qū)域，該地段的地質(zhì)活動(dòng)較為激烈，經(jīng)常會(huì)對(duì)管道施加縱向或軸向的應(yīng)力，影響焊接縫的穩(wěn)定性，因此需要借由直縫埋弧焊鋼管的高穩(wěn)固性特點(diǎn)應(yīng)對(duì)此類狀況;三，直縫埋弧焊鋼管的緊密度良好，能夠保證防腐材料的均勻吐蕃，具有良好的抗腐蝕性、抗氧化性，因此能夠安裝在對(duì)防腐要求較高的環(huán)境中;四，若工程類型屬于穿跨越類型，同樣應(yīng)使用直縫埋弧焊鋼管，因?yàn)榇祟惞こ痰木S護(hù)難度較高，管理工作難以做到全過程覆蓋，為此需要盡可能保證鋼管的高性能、高強(qiáng)度、高剛度，能夠保持長時(shí)間使用，無需進(jìn)行頻繁更換，并具有較高的使用壽命，從而減少維護(hù)、保養(yǎng)的必要性;五，管道質(zhì)量相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)，容易受方向改變的影響導(dǎo)致管材內(nèi)部承受的內(nèi)外力差值較高，無法有效消除直管段存在的應(yīng)力，此時(shí)，則需要用直縫埋弧焊鋼管替代相應(yīng)部分的管道，利用其綜合性能良好的優(yōu)勢彌補(bǔ)管道薄弱環(huán)節(jié)存在的不足之處[2]。

結(jié)論：綜上所述，通過對(duì)直縫埋弧焊鋼管的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析討論，提出UOE法、RBE法、JCOE法等直縫埋弧焊鋼管的成形方式，并進(jìn)一步闡述鋼管的選擇要求，從而為相關(guān)企業(yè)提供參考信息，幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際工程情況挑選適合的成形方式與鋼管型號(hào)，以此保證直縫埋弧焊鋼管的性能、作用得到最大化發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣浩澤，李為衛(wèi)，謝萍.天然氣管道用埋弧焊鋼管焊縫無損檢測對(duì)標(biāo)分析[J].焊管，2019，41（10）：55-59.

[2]黃磊，趙新偉，李記科.西氣東輸三線管道工程用埋弧焊鋼管焊縫自動(dòng)超聲波檢測對(duì)比試塊的合理性分析[J].無損檢測，2020，36（02）：36-41.