非生产因素对埋弧焊管椭圆度的影响.docVIP

摘要：针对油气输送管线用埋弧焊管生产和使用过程中经常发生椭圆度超标的问题，简要分析了生产因素对钢管椭圆度的影响，着重从非生产因素方面分析了影响钢管椭圆度的主要因素。分析结果认为，钢管椭圆度校正过程、钢管吊运、堆放、环境温度、防腐过程以及测量人员和器具误差等都会影响钢管的椭圆度。最后，从生产过程和第三方检测的角度，提出了钢管椭圆度的控制措施和建议。 0 前言 在油气长输管线施工中，钢管椭圆度直接影响管端对口的错边量。椭圆度超标容易造成裂纹、残余应力等焊接缺陷，从而影响钢管对接环焊缝的质量。为了满足管端对接的要求，施工人员常常会对钢管管端椭圆度逐根测量，以便进行“级配”处理，这严重影响了施工进度［1］。此外，在深海管线建设中，施工条件对管端椭圆度的要求更高，而管体的椭圆度还会对管道受外压时的抗坍塌能力产生影响。 影响螺旋埋弧焊管椭圆度的生产因素包括：卷制过程中成型角的微调、成型缝隙的内紧外松、钢带强度的不均匀以及钢带对头焊缝的影响等［2］。而直缝埋弧焊管椭圆度则与成型方式（UO或JCO等）、成型步数（JCO）、钢板力学性能均匀性、扩径率、轴向重叠量以及扩径头与管壁的摩擦等有关［3］。 除了生产因素，还有多种非生产因素也会影响钢管的椭圆度。钢管从投料、生产、检验到施工现场的使用过程中，管端椭圆度修复性整圆过程、钢管倒运过程中的吊装和运输方式、钢管在经验交流·48·HAN GUAN焊管工厂和施工现场的堆放层高和支撑方式、防腐等后续处理工序的温度以及测量人员和仪器的误差等，均有可能影响钢管管端椭圆度。这些非生产因素对钢管椭圆度的影响在直缝埋弧焊管中表现尤为突出，而在进行产品质量分析时容易被忽略。 笔者根据对埋弧焊管管端椭圆度的跟踪测量结果，分析了非生产因素在钢管制造和使用各环节对钢管椭圆度的影响，提出了改善和控制措施。 1 椭圆度影响因素分析 在钢管生产过程中，影响钢管椭圆度的非生产因素包括钢管吊运、管端椭圆度校正、人员和设备的测量误差等；钢管检验合格后，库房和施工现场的堆放情况、防腐过程、长途运输的保护以及防腐或环境温度变化等也会对钢管椭圆度造成影响。 1.1管端椭圆度校正过程的影响 1.1.1管端椭圆度的校正 在直缝埋弧焊管的生产过程中，不论何种成型方式，都需要经过全长扩径工序。全长扩径工序一方面可以消除或降低成型和焊接过程中形成的残余应力；另一方面可以提高钢管的直径、椭圆度等尺寸精度和钢管整体强度［3］。大多数钢管经全长扩径后，管体和管端尺寸能够满足订货技术条件的要求。但由于一些原因，如钢管碰撞、吊运等造成管端椭圆度超标，就需要采用局部整圆方式对管端椭圆度进行校正。 与螺旋埋弧焊管管端扩径设备不同，直缝埋弧焊管的管端整圆有以下3种形式：模具内撑式、模具外抱式［4］和千斤顶方式。在国内，钢管生产厂家一般采用液压千斤顶或机械千斤顶对管端椭圆度进行校正，如图1所示。 椭圆度校正过程是：根据对钢管初始椭圆度的测量结果，找出管端截面形状的短轴和长轴。将专用千斤顶设备置于钢管内壁，沿截面短轴方向加载，保持一定时间，同时对钢管管端外壁进行敲击促进应力重新分布。钢管管端椭圆度校正方法如图2所示。 1.1.2 影响校正后管端椭圆度的因素 类似于焊管的全长扩径［5］，椭圆度校正的管端变形过程也可以分为3个阶段：弹性变形、塑性变形和弹性回复。影响校正后管端椭圆度的因素主要有：管端初始椭圆度误差、加载压力和行程、静置时间等。 管端初始椭圆度管端初始椭圆度误差的大小将影响校正设备的行程和施加的压力。初始椭圆度越差，校正后回弹的趋势越大，对于外界环境因素的变化（如温度、撞击、震动等）越敏感。 （2）加载压力和行程加载压力和行程直接影响管端椭圆度校正的效果。管端椭圆度校正的受力和变形过程如图3所示。开始时，管端截面是一个椭圆，千斤顶与短轴两端A，B点接触。开始加载后和A，B两点处曲率变大，C和D两图1机械千斤顶对管端椭圆度的校正图2钢管管端椭圆度校正方法马吉昌等：非生产因素对埋弧焊管椭圆度的影响点处曲率变小，短轴AB拉长，长轴CD缩短。继续加载后，短轴变成长轴，长轴变成短轴，管壁产生塑性变形。卸载后，管壁回弹，椭圆度误差缩小。 校正所需的加载压力和行程的大小与钢管的直径、壁厚、材质、初始椭圆度大小等有关。 （3）静置时间一般认为，当钢管管端椭圆度经过校正后，由于弹性回复有一定滞后，静置一段时间后椭圆度会产生变化。通过跟踪测量发现，在校正后静置2 h，椭圆度就有所变化。对X70级准914 mm×17.5 mm直缝埋弧焊管（JCOE）管端椭圆度进行校正，并检测静置时间对管端椭圆度的影响，结果见表1。 对净置时间超过2 h的钢管再次跟踪测量，结果表明这时的椭圆度变化量很小。 1.2 吊运方式