作為重要的工程材料，鋼管在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有很重要的地位，廣泛應(yīng)用于石油、天然氣輸送管道、生產(chǎn)、生活中的流體輸送、大型場館、高層建筑結(jié)構(gòu)、海洋石油平臺(tái)、鍋爐制造、化工、橋梁等領(lǐng)域。市場廣闊。從總體上講，鋼管分為無縫鋼管和焊接鋼管兩大類，隨著焊管制造裝備水平的不斷提高，制管工藝的進(jìn)步及成本優(yōu)勢。我國焊管生產(chǎn)的總量已超過無縫管，約占鋼管總量的60~65%。
一、
我國焊管的主要分類及發(fā)展歷程
按制造工藝焊管分三大類：
電阻焊鋼管（ERW）如高頻焊管等
螺旋埋弧焊管（SSAW）
直縫埋弧焊管（LSAW）
管型有圓管、方管、矩形管和異型管等幾類。
發(fā)展歷程也分為三個(gè)階段：
創(chuàng)建期：20世紀(jì)50~70年代
發(fā)展期：20世紀(jì)80~90年代
繁榮期：2000年至今
產(chǎn)能從2000年前的500余萬噸發(fā)展到如今2000多萬噸。
2000年以前，我國焊管機(jī)組大部分都是普通小直徑電阻焊（ERW）和螺旋焊管（SSAW）機(jī)組。大中直徑ERW焊管機(jī)組較少，直縫埋弧焊機(jī)組是一空白。螺旋焊也只能做到Φ711.2mm，最大壁厚12.7mm，鋼級最高為X65。在西氣東輸工程以前，我國不能生產(chǎn)直縫埋弧焊管，如91年開建的陜京管線工程所需直縫埋弧焊管全部從國外進(jìn)口。
2000年起，經(jīng)過幾年的建設(shè)高潮，我國焊管機(jī)組裝備水平迅速提高，新建219mm及200*200mm以上大直徑ERW機(jī)組60余套，其中Φ500mm以上10套，形成年產(chǎn)500萬噸大直徑ERW輸送管和200萬噸大截面方矩形結(jié)構(gòu)管的生產(chǎn)能力。
在西氣東輸工程推動(dòng)下，新建了一批大直徑螺旋焊管機(jī)組，為適應(yīng)西氣東輸二線厚壁X80鋼級螺旋焊管生產(chǎn)需求，又增強(qiáng)改造，新建了先進(jìn)的預(yù)精焊螺旋焊管機(jī)組，預(yù)計(jì)至2009年，我國高質(zhì)量螺旋焊管產(chǎn)能將超過250萬噸/年。
為實(shí)現(xiàn)西氣東輸工程所需X70鋼級直縫埋弧焊管國產(chǎn)化，2001年，中國石油天然氣集團(tuán)投資建設(shè)了我國第一條大直縫JCOE直縫埋弧焊機(jī)組。2002年2月華北石油鋼管廠巨龍鋼管公司試制出第一支鋼管。2002年6月17日該公司試生產(chǎn)的X70鋼級Φ1016mm*17.5mm和Φ1016mm*21mm兩種規(guī)格的西氣東輸工程直縫埋弧焊管順利通過了國家鑒定。填補(bǔ)了國產(chǎn)油氣輸送管道用X70級大直徑直縫埋弧焊管的空白。2007年6月21日，首批國產(chǎn)直縫埋弧焊管發(fā)往西氣東輸工程現(xiàn)場，用于西氣東輸工程。【1】
此后，直縫埋弧焊機(jī)組建設(shè)步伐大大加快，至今已發(fā)展到近20套，預(yù)計(jì)到2009年，我國直縫埋弧焊管的產(chǎn)能將超過200萬噸/年。不僅能滿足國內(nèi)需求，還大量出口國外。
二、
直縫埋弧焊管與ERW焊管及螺旋焊管的特點(diǎn)比較
1、電阻焊管（ERW）生產(chǎn)成本低，但由于設(shè)備、工藝能力和電阻焊特性的制約，只能生產(chǎn)中小直徑及壁厚較薄的中低壓流體管和結(jié)構(gòu)管等低中檔次產(chǎn)品。
2、螺旋焊管（SSAW）：生產(chǎn)設(shè)備較簡單，對板材寬度要求不高，生產(chǎn)成本低于直縫埋弧焊管�？缮a(chǎn)一定直徑和厚度的普通和高質(zhì)量鋼管。缺點(diǎn)：同樣由于設(shè)備、工藝能力和焊接特性的制約，生產(chǎn)直徑和厚度有限，且焊縫長度大并存在對頭焊縫形成的丁字型焊縫，產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中由于成型和焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜，同時(shí)由于焊接過程是在螺旋運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行，多絲焊接難以實(shí)現(xiàn)。
3、直縫埋弧焊管（LSAW）
設(shè)備比螺旋焊管要復(fù)雜一些，投資較大，大直徑管生產(chǎn)要求大寬度厚鋼板。生產(chǎn)成本比ERW和SSAW要高。
優(yōu)點(diǎn)：對管徑、厚度、鋼級適應(yīng)性強(qiáng)，范圍大，即使機(jī)組配置3600噸成型機(jī)（在直縫埋弧焊機(jī)組中為最小）時(shí)，生產(chǎn)普通鋼級如Q345材質(zhì)，管徑可在Φ360~Φ1422mm以上、厚度6~55mm、單支長度12m范圍內(nèi)生產(chǎn)。X70鋼級（屈服強(qiáng)度483~621MPa）生產(chǎn)厚度也可達(dá)30mm左右。因此既可生產(chǎn)普通和重要結(jié)構(gòu)用鋼管，也可以生產(chǎn)高質(zhì)量的石油、天然氣輸送鋼管。焊縫及應(yīng)力水平分布比螺旋管更為合理。單位焊縫長度小，焊接質(zhì)量好。由于焊縫焊接時(shí)處于水平位置，適合多絲大規(guī)范高速焊接，生產(chǎn)效率高。同時(shí)，由于采用微合金化的鋼材和高韌性焊絲、焊劑匹配及優(yōu)化焊接工藝規(guī)范控制熱輸入等工藝措施，可獲得高質(zhì)量的直縫埋弧焊石油、天然氣鋼管，且主要用于環(huán)境惡劣的地震帶、凍土帶及地形高落差等對鋼管要求高強(qiáng)度、高韌性的三、四類地區(qū)。
正是由于上述優(yōu)勢，直縫埋弧焊在短短的七八年時(shí)間內(nèi)得到了迅速發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)了制管裝備、大寬度高鋼級、低碳微合金化、高韌性且具有優(yōu)良焊接性鋼板生產(chǎn)、多絲埋弧焊技術(shù)、高韌性焊絲焊劑的研發(fā)生產(chǎn)、在線無損檢測技術(shù)等一大批相關(guān)領(lǐng)域和產(chǎn)品的快速發(fā)展。
三、
幾種典型管線鋼管焊接規(guī)范參數(shù)及試驗(yàn)性能
表一 X80鋼級Φ1219*22mm直縫埋弧焊管焊接規(guī)范（鈍邊7mm、對稱X型坡口、角度37°）
|
焊層 |
填充金屬 |
電源極性 |
焊接電流/A |
電弧電壓/V |
焊接速(m/min) |
|
牌號 |
直徑 |
|
預(yù)焊 |
CHW-60C |
3 |
DCEP |
750 |
25 |
3.3 |
|
內(nèi)焊 |
SJ101J+MK-680 |
4 |
DCEP
AC
AC
AC |
1050
850
650
550 |
36
38
40
42 |
1.6 |
|
外焊 |
SJ101J+MK-680 |
4 |
DECP
AC
AC
AC |
1050
850
650
550 |
36
38
40
42 |
1.6 |
表二
X80鋼級Φ1219*22mm直縫埋弧焊管首批檢驗(yàn)力學(xué)性能【2】
|
|
焊管管體 |
焊接接頭 |
HV10 |
|
屈服強(qiáng)度/MPa
抗拉強(qiáng)度/MPa
屈強(qiáng)比
伸長率/% |
抗拉強(qiáng)度/MPa |
|
實(shí)驗(yàn)結(jié)果 |
675~680 745~765 0.87~0.91 28 |
730~750 |
206~240 |
|
技術(shù)條件 |
555~690 625~825 ≤0.95
≥15.7 |
≥625 |
≤280 |
|
|
-10°C管體橫向沖擊韌性 |
-10°C焊縫沖擊韌性 |
-10°C
HAZ沖擊韌性 |
0°C
DWTT |
|
AKV/J SA/% |
AKV/J SA/% |
AKV/J SA/% |
SA/% |
|
最小
平均
最小
平均 |
最小
平均
最小
平均 |
最小
平均
最小
平均 |
最小
平均 |
|
試驗(yàn)結(jié)果
技術(shù)條件 |
230 254 100 100
≥140
≥180
≥80
≥90 |
130 156 60 74
≥60
≥80
≥30
≥40 |
100 176 50 78
≥60
≥80
≥30
≥40 |
90 95
≥70
≥85 |
| |
|
|
|
|
|
表三
X100鋼管夏比沖擊試驗(yàn)結(jié)果【3】
|
缺口位置 |
試驗(yàn)溫度/°C |
CV/J |
SA% |
|
管體 |
-20 |
200 |
80 |
|
焊縫 |
-20 |
170 |
67 |
|
HAZ |
-20 |
160 |
67 |
表三
X120鋼級LSAW鋼管夏比沖擊試驗(yàn)結(jié)果（平均值）【3】
|
缺口位置 |
試驗(yàn)溫度/°C |
CV/J |
SA% |
|
管體 |
-30 |
238 |
90 |
|
焊縫 |
-30 |
150 |
63 |
|
HAZ |
-30 |
185 |
67 |
|
