天津螺旋鋼管與直縫焊管的優(yōu)缺點(diǎn)比較
一、材料的冶金性能 直縫埋弧焊管是用鋼板生產(chǎn)的，而螺旋鋼管是用熱軋卷板生產(chǎn)的。熱軋帶鋼機(jī)組軋制工藝具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，具有獲得生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)管線鋼的冶金工藝能力。例如，在輸出臺(tái)架上裝有水冷卻系統(tǒng)以加速冷卻，這就允許使用低合金成分來達(dá)到特殊的強(qiáng)度等級(jí)和低溫韌性，從而改進(jìn)鋼材的可焊性。但這一系統(tǒng)在鋼板生產(chǎn)廠基本沒有。卷板的合金含量(碳當(dāng)量)往往低于相似等級(jí)的鋼板，這也提高了螺旋鋼管的可焊性。 更需要說明的是，由于螺旋鋼管的卷板軋制方向不是垂直鋼管軸線方向(其夾解取決于鋼管的螺旋角)，而直縫鋼管的鋼板軋制方向垂直于鋼管軸線方向，因而，螺旋鋼管材料的抗裂性能優(yōu)于直縫鋼管。
二、焊接工藝 從焊接工藝而言，螺旋鋼管與直縫鋼管的焊接方法一致，但直縫焊管不可避免地會(huì)有很多的丁字焊縫，因此存在焊接缺陷的機(jī)率也大大提高，而且丁字焊縫處的焊接殘余應(yīng)力較大，焊縫金屬往往處于三向應(yīng)力狀態(tài)，增加了產(chǎn)生裂紋的可能性。 而且，根據(jù)埋弧焊的工藝規(guī)定，每條焊縫均應(yīng)有引弧處和熄弧處，但每根直縫焊管在焊接環(huán)縫時(shí)，無(wú)法達(dá)到該條件，由此在熄弧處可能有較多的焊接缺陷。
三、強(qiáng)度特點(diǎn) 管子在承受內(nèi)壓時(shí)，通常在管壁上產(chǎn)生兩種主要應(yīng)力，即徑向應(yīng)力δY和軸向應(yīng)力δX。焊縫處合成應(yīng)力δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2，其中，α為螺旋鋼管焊縫的螺旋角。 螺旋鋼管焊縫的螺旋角一般為50-75度，因此螺旋焊縫處合成應(yīng)力是直縫焊管主應(yīng)力的60-85%。在相同工作壓力下，同一管徑的螺旋鋼管比直縫焊管壁厚可減小。 根據(jù)以上特點(diǎn)可知： A螺旋鋼管發(fā)生爆破時(shí)，由于焊縫所受正應(yīng)力與合成應(yīng)力比較小，爆破口一般不會(huì)起源于螺旋焊縫處，其安全性比直縫焊管高。 B.當(dāng)螺旋焊縫附近存在與之相平行的缺陷時(shí)，由于螺旋焊縫受力較小，故其擴(kuò)展的危險(xiǎn)性不如直焊縫大。 C.由于徑向應(yīng)力是存在于鋼管上的最大應(yīng)力，所以焊縫處于垂直應(yīng)力這一方向時(shí)承受最大載荷。即直縫承受的載荷最大，環(huán)向焊縫承受的載荷最小，螺旋縫介于二者之間。
四、靜壓爆破強(qiáng)度 經(jīng)有關(guān)對(duì)比試驗(yàn)，驗(yàn)證了螺旋鋼管與直縫焊管的屈服壓力與爆破壓力實(shí)測(cè)值和理論值基本吻合，偏差接近。但無(wú)論是屈服壓力還是爆破壓力，螺旋鋼管均低于直縫焊管。爆破試驗(yàn)還顯示出螺旋鋼管爆破口的環(huán)向變形率明顯大于直縫焊管。由此證實(shí)，螺旋鋼管的塑性變形能力優(yōu)于直縫焊管，爆破口一般只局限于一個(gè)螺距內(nèi)，這是螺旋焊縫對(duì)裂口的擴(kuò)展起了有力的約束作用所致。
五、韌性和疲勞強(qiáng)度 管道發(fā)展的趨勢(shì)是大口徑、高強(qiáng)度。隨著鋼管直徑的加大、所用鋼級(jí)的提高，產(chǎn)生韌性斷裂尖穩(wěn)擴(kuò)展的趨勢(shì)越大。根據(jù)美國(guó)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)表明，螺旋鋼管與直縫焊管雖然同為一個(gè)級(jí)別，但螺旋鋼管具有較高的沖擊韌性。 輸送管線由于輸量的變化，在實(shí)際操作過程中，鋼管是承受隨機(jī)交變載荷的作用。了解鋼管的低循環(huán)疲勞強(qiáng)度，對(duì)判斷管線的使用壽命具有重要的意義。 按測(cè)定結(jié)果，螺旋鋼管的疲勞強(qiáng)度與無(wú)縫管和電阻焊管相同，試驗(yàn)的數(shù)據(jù)與無(wú)縫管和電阻管分布在同一區(qū)內(nèi)，而比一般的埋弧直縫焊管要高。
六、現(xiàn)場(chǎng)可焊性 現(xiàn)場(chǎng)的可焊性主要是由鋼管的材質(zhì)和端口配合尺寸公差決定的。 考慮到鋼管安裝施工的要求，鋼管加工生產(chǎn)的連續(xù)性的和外形幾何尺寸的一致性尤為重要。 螺旋鋼管的生產(chǎn)是基本上在同一工況條件下穩(wěn)定的連續(xù)流程：而直縫焊管制作工序是分段的，包括整板/壓頭/預(yù)卷/點(diǎn)焊/焊接/精整/組對(duì)等多道工序過程。這是螺旋鋼管生產(chǎn)區(qū)別于直縫焊管生產(chǎn)的重要特征。 穩(wěn)定的生產(chǎn)工況非常便于焊接質(zhì)量的控制和幾何尺寸的保證。由于螺旋鋼管管型規(guī)整、焊縫均勻分布，相對(duì)于直縫焊管，螺旋鋼管有非常好的管口橢圓度和端面垂直度，保證了現(xiàn)場(chǎng)鋼管焊接組對(duì)時(shí)的組對(duì)精度。
七、對(duì)輸送介質(zhì)流動(dòng)特性的影響 輸送管線中的壓降和管子的長(zhǎng)度、流體粘滯系數(shù)、流體速度、流體阻力系數(shù)都成正比，而和管子的內(nèi)徑成反比。而流體阻力系數(shù)既與雷諾數(shù)有關(guān)，又與管子內(nèi)壁表面的粗糙度有關(guān)。經(jīng)測(cè)定，管子內(nèi)壁表面的粗糙度所起的影響要比局部隆起的面積(如螺旋形的焊縫或縱長(zhǎng)的焊縫、甚至包括內(nèi)環(huán)形焊縫)所起的影響大十倍。
八、生產(chǎn)與管理 螺旋焊縫鋼管的生產(chǎn)能體現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)高效的優(yōu)勢(shì)。一臺(tái)螺旋鋼管機(jī)組的生產(chǎn)量相當(dāng)于5-8臺(tái)直縫焊管設(shè)備，如何使多臺(tái)卷管設(shè)備生產(chǎn)線都能夠達(dá)到同一制作標(biāo)準(zhǔn)，即按統(tǒng)一的生產(chǎn)工藝規(guī)范和質(zhì)量保證體系生產(chǎn)以滿足焊接質(zhì)量要求與管道制造等級(jí)將是一項(xiàng)繁重的工作。 多頭生產(chǎn)勢(shì)比增加工程管理與質(zhì)量監(jiān)督的工程量。多臺(tái)直縫卷管機(jī)組及相應(yīng)的焊接設(shè)備，其操作人員的操作技能、質(zhì)量意識(shí)、分布的點(diǎn)和控制程序的差異將帶來生產(chǎn)管理、計(jì)劃進(jìn)度、檢查驗(yàn)收、交付協(xié)調(diào)等方面的諸多困難，極易造成管理與協(xié)調(diào)上的忙亂和生產(chǎn)廠家與施工單位的質(zhì)量推諉。
九、質(zhì)量保證 按照螺旋鋼管生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，螺旋焊縫鋼管的主要檢驗(yàn)/控制項(xiàng)目包括： 外形尺寸：鋼管外徑、壁厚、橢圓度、彎曲度、管端垂直度、 長(zhǎng)度外觀質(zhì)量：焊縫余高、錯(cuò)邊、鋼管表面、分層、夾雜、焊縫缺陷判定 化學(xué)成分 焊接接頭拉伸試驗(yàn) 靜水壓試驗(yàn) 酸蝕檢驗(yàn) 無(wú)損檢驗(yàn) 而直縫焊管沒有相應(yīng)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。 一般螺旋鋼管機(jī)組均采用在線連續(xù)檢驗(yàn)方式來保證焊縫的的焊接質(zhì)量，這是螺旋鋼管生產(chǎn)區(qū)別于直縫焊管生產(chǎn)的另一重要特征。連續(xù)檢驗(yàn)有利于焊接缺陷的監(jiān)控、焊接質(zhì)量的穩(wěn)定、焊接等級(jí)的保證。 由于生產(chǎn)工藝的限制，直縫焊管極難實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷檢驗(yàn)。這將使焊接隱患與質(zhì)量問題的出現(xiàn)機(jī)率增加，甚至影響將來管線運(yùn)行的整體工作可靠性。
十、生產(chǎn)資質(zhì) 螺旋鋼管生產(chǎn)廠家應(yīng)持有國(guó)家頒發(fā)的工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證。許可證制度要求螺旋鋼管的生產(chǎn)廠家首先應(yīng)通過國(guó)家認(rèn)定的權(quán)威檢定機(jī)構(gòu)的審查考核，具備相應(yīng)的生產(chǎn)手段、檢驗(yàn)設(shè)備，質(zhì)量保證體系運(yùn)行良好有效，產(chǎn)品應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)和質(zhì)量規(guī)范的要求，經(jīng)國(guó)家工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證辦公室確認(rèn)后發(fā)證。所以螺旋鋼管生產(chǎn)廠家均有較為完善的質(zhì)量保證體系和質(zhì)量控制的運(yùn)作程序。 直縫焊管生產(chǎn)廠家沒有工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證的要求。
十一、價(jià)格分析 由于熱軋卷板的材質(zhì)技術(shù)性能和生產(chǎn)技術(shù)工藝要求較高，故一方面國(guó)內(nèi)符合標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)廠家比鋼板生產(chǎn)廠家要少，另一方面其生產(chǎn)工藝和品質(zhì)等級(jí)決定其市場(chǎng)價(jià)位亦高于熱軋鋼板。這是螺旋鋼管的市場(chǎng)售價(jià)高于直縫焊管的主要原因。對(duì)于鋼管銷售價(jià)格的組成，材料價(jià)格是主導(dǎo)甚至是決定性因素。
認(rèn)真考察螺旋鋼管與直縫焊管的價(jià)格差異，螺旋鋼管的價(jià)位略高于直縫焊管是由于生產(chǎn)主材的價(jià)格差異所致。然而鋼管制作僅只是項(xiàng)目工程的一部份，若考慮到工程整體質(zhì)量、項(xiàng)目綜合造價(jià)等因素，螺旋鋼管仍具有整體優(yōu)勢(shì)。
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