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螺旋鋼管、直縫螺旋鋼管、無縫螺旋鋼管的比較

直縫螺旋鋼管生產工藝相對簡單,主要生產工藝有高頻焊直縫螺旋鋼管和埋弧焊直縫鋼管,直縫管生產效率高,成本低,發展較快。螺旋焊管的強度一般比直縫焊管高,主要生產工藝是埋弧焊,螺旋鋼管能用同樣寬度的坯料生產管徑不同的焊管,還可以用較窄的坯料生產管徑較大的焊管。但是與相同長度的直縫管相比,焊縫長度增加30~100%,而且生產速度較低。因此,較小口徑的焊管大都采用直縫焊,大口徑焊管則大多采用螺旋焊。在業內生產較大口徑直縫鋼管時會使用丁字焊技術,即將一段段短的直縫鋼管再進行對接,接成符合工程需要的長度,丁字焊直縫鋼管缺陷的機率也大大提高,而且丁字焊縫處的焊接殘余應力較大,焊縫金屬往往處于三向應力狀態,增加了產生裂紋的可能性。


焊接工藝
從焊接工藝而言,螺旋焊管直縫螺旋鋼管的焊接方法一致,但直縫焊管不可避免地會有很多的丁字焊縫,因此存在焊接缺陷的機率也大大提高,而且丁字焊縫處的焊接殘余應力較大,焊縫金屬往往處于三向應力狀態,增加了產生裂紋的可能性。
而且,根據埋弧焊的工藝規定,每條焊縫均應有引弧處和熄弧處,但每根直縫焊管在焊接環縫時,無法達到該條件,由此在熄弧處可能有較多的焊接缺陷。
強度特點
管子在承受內壓時,通常在管壁上產生兩種主要應力,即徑向應力δ和軸向應力δ。焊縫處合成應力δ,其中,α為螺旋焊管焊縫的螺旋角。

螺旋焊管焊縫的螺旋角一般為度,因此螺旋焊縫處合成應力是直縫焊管主應力的。在相同工作壓力下,同一管徑的螺旋焊管比直縫焊管壁厚可減小。

根據以上特點可知:
螺旋焊管發生爆破時,由于焊縫所受正應力與合成應力比較小,爆破口一般不會起源于螺旋焊縫處,其安全性比直縫焊管高。

當螺旋焊縫附近存在與之相平行的缺陷時,由于螺旋焊縫受力較小,故其擴展的危險性不如直焊縫大。

由于徑向應力是存在于鋼管上的最大應力,所以焊縫處于垂直應力這一方向時承受最大載荷。即直縫承受的載荷最大,環向焊縫承受的載荷最小,螺旋縫介于二者之間。

靜壓爆破強度

經有關對比試驗,驗證了螺旋焊管與直縫焊管的屈服壓力與爆破壓力實測值和理論值基本吻合,偏差接近。但無論是屈服壓力還是爆破壓力,螺旋焊管均低于直縫焊管。爆破試驗還顯示出螺旋焊管爆破口的環向變形率明顯大于直縫焊管。由此證實,螺旋焊管的塑性變形能力優于直縫焊管,爆破口一般只局限于一個螺距內,這是螺旋焊縫對裂口的擴展起了有力的約束作用所致。

韌性和疲勞強度

管道發展的趨勢是大口徑、高強度。隨著鋼管直徑的加大、所用鋼級的提高,產生韌性斷裂尖穩擴展的趨勢越大。根據美國有關研究機構的試驗表明,螺旋焊管與直縫焊管雖然同為一個級別,但螺旋焊管具有較高的沖擊韌性。

輸送管線由于輸量的變化,在實際操作過程中,鋼管是承受隨機交變載荷的作用。了解鋼管的低循環疲勞強度,對判斷管線的使用壽命具有重要的意義。
按測定結果,螺旋焊管的疲勞強度與無縫管和電阻焊管相同,試驗的數據與無縫管和電阻管分布在同一區內,而比一般的埋弧直縫焊管要高。

 



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