螺旋埋弧预精焊钢管取样问题的探讨

第３４卷第８期．２０１１年８月　・５３・　●经验交流　螺旋埋弧预精焊钢管取样问题的探讨　李　富　强　（１．中国石油集团石油管工程技术研究院，西安７１００６５；　２．北京隆盛泰科石油管科技有限公司，北京１００１０１）　李　摘　要：介绍了螺旋埋弧预精焊生产工艺流程及其焊接速度快、操作简单、焊接质量稳定、　云　生产效率高等特点。针对采用此方法生产钢管在进行组批理化取样和焊缝性能不合格复取　龙　刘　样时存在的问题。通过对现行标准和存在问题的分析，提出了新的取样方法，即预焊时确　定某熔炼批及相邻两根钢管为一组，在同台精焊机组连续焊接，同时保证各精焊机组平均　分配取样钢管　李迟　记　，　关键词：螺旋埋弧焊；预精焊；取样　中图分类号：ＴＧ１１５　口天　，文献标志码：Ｂ　文章编号：１００１—３９３８（２０１１）０８—００５３—０３　金　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ＳＡＷＨ　Ｔｗｏ－ｓｔｅｐ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｓｔｅｅｌ　Ｐｉｐｅ　张辉　鸡　博　ＬＩ　Ｆｕ—ｑｉａｎｇ　一，ＬＩ　Ｙｕｎ—ｌｏｎｇ　，ＬＩ　Ｊｉ—ｋｅ’　，ＺＨＡＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｂｏ　＇　ＷＡＮＧ　Ｃｈａｎｇ—ａｎ　一．ＬＩＵ　Ｃｈｉ　一，ＷＵ　Ｊｉｎ—ｈｕｉ　＇　王　安　（１．ＣＮＰＣ　Ｔｕｂｕｌ￣Ｇｏｏｄｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘ　’ａｎ　７１００６５，　ｉｎａ；　长　２．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｌｏｎｇｓｈｉｎｅ　Ｏｉｌ　Ｔｕｂｕｌ￣Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ｉｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｌｏｗ　ｏｆ　ＳＡＷＨ　ｔｗｏ－ｓｔｅｐ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｈｉｇｈ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ，ｓｉｍｐｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｓｔａｂｌｅ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ，ｈｉｇｈ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｇｒｏｕｐ　ｂａｔｃｈ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｗｏ—ｓｔｅｐ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｒｅ—ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｅｌｄ　ｉｓ　ｄｉｓｑｕａｌｉｉｆｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ａｎｄ　ｅｘｉｓｔｅｄ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｔｈｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｆｉｒｍｉｎｇ　ｓｏｍｅ　ｍｅｌｔ　ｂａｔｃｈ　ａｎｄ　ａｄｊａｃｅｎｔ　ｔｗｏ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅｓ　ａｓ　ａ　ｇｒｏｕｐ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｏｎｅ　ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｕｎｉｔ，ａｎｄ　ａｖｅｒａｇｅ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ　ｉｎ　ｅａｃｈ　ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＳＡＷＨ；ｔｗｏ—ｓｔｅｐ　ｗｅｌｄｉｎｇ；ｓａｍｐｌｉｎｇ　０前　言　随着我国经济的不断发展，对石油天然气的　动跟踪，焊缝质量大幅度提高，因此，采用螺旋　埋弧焊预精焊工艺生产专用的油气输送用钢管成　为我国钢管行业的主要生产方式之一。国内现行　需求越来越大。为了提高输送效率，降低输送成　本，油气输送管道不断朝着大直径、大壁厚、高　强度的方向发展。螺旋埋弧预精焊钢管因其独特　的焊接工艺即先成型预焊，再进行精焊，精焊过　程不受成型动态的影响，容易实现多丝焊接和自　的螺旋埋弧焊管相关标准主要针对的是传统的成　型焊接一步法生产工艺，其中对生产过程中取样　的规定并不适合螺旋埋弧预精焊生产工艺。笔者　通过反复实践，总结经验，提出针对螺旋埋弧预　精焊生产工艺的取样方法。　焊　管　１　螺旋埋弧预精焊生产工艺介绍　台精焊机组可同时作业，生产效率高。　２ｏ世纪７０年代．加拿大建成了从Ａｒｋｔｉｋ到　２问题的提出　中美洲的天然气管线，由德国霍西公司为其提供　的制管机组采用了预精焊生产工艺。预焊用熔化　国内某制管厂采用螺旋埋弧预精焊工艺生产　极气体保护焊，预焊速度即带钢成型速度可达３　西气东输二线用钢管，在检验过程中发现，钢管　～５　ｍ／ｒａｉｎ。钢管的内外焊接在精焊机组上进行，　预焊后切成定尺送到精焊机组时，钢管的炉批号　钢管在专用辊道上向前移动，同时做圆周滚动，　和管号被打乱．导致同一台精焊机组焊接的相邻　钢管螺旋运动的螺旋角与焊缝的螺旋角一致，内　钢管的炉批次与管号不连续，当采用《两气东输二　外焊焊接同时连续进行。这种制管工艺称为　线管道工程用螺旋缝埋弧焊管技术条件》　进行　Ｓｔｅｌｆｏｍ法．是螺旋焊管领域既能生产高性能钢　理化性能取样时，遇到样管焊缝导向弯曲、焊缝　管又具有高生产能力的一个独特发展＿】］，其生产　和ＨＡＺ夏比冲击、焊缝拉伸等涉及到焊缝质量　工艺流程如图１所示ｌ　２ｌ。　检验不合格需要复取样的情况，如果按现行的取　螺旋埋弧预精焊的特点：钢管的成型和焊接　样标准在预焊前后两根钢管进行复取样，但是对　分开进行，有效地消除了受成型过程影响而产生　于预精焊工艺，焊缝质量主要受到精焊机组的控　的焊接缺陷；预焊速度快，操作简单；精焊机组　制，要复取样的这两个钢管并不一定是由同一台　自动化程度高。焊接工艺参数稳定，焊接质量　精焊机组焊接，这样复取的试样就没有针对性。　高：精焊焊接的是单根钢管，焊缝经预焊固定，　因此需要制定一个适合螺旋埋弧预精焊生产Ｔ艺　便于控制焊缝质量，焊接速度不受成型制约；多　的取样方法。　水压试验　倒棱　焊缝及母材超声波探伤管端拍片　成品检查　称重测长　喷标志　入腾　图ｌ螺旋埋弧预精焊生产工艺流程　３　问题探讨　照ＡＰＩ　ＳＰＥＣ　５ＬＩ　．ＩＳＯ　３１８３　ＧＢ／Ｔ　９７ｌｌ　Ｉ　各个项目交货技术规格书（如《西气东输二线管　３．１现行取样标准简介　道工程用螺旋缝埋弧焊管技术条件》）等标准的　管线钢管试验取样时经常用到的几个基本概　规定进行。　念：①熔炼批（ｈｅａｔ），是指一炉熔炼的一个ｌＴ艺　现行的国际标准、国家标准和企业标准埘管　周期内生产的金属；②检验批（ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｌｏｔ），　线钢管取样组批的规定均为：同一熔炼批、　一　是指具有一致受检属性的在相同条件下生产的一　生产工艺、同一规格，规定数量。如西气东输■　定数量的产品：③试验批（ｔｅｓｔ　ｕｎｉｔ），是指采用　线管道工程的技术规格书规定：同一熔炼炉次、　同一炉批，在相同钢管制造条件下．通过相同制　同一生产工艺生产的同一规格钢管不多丁５０根　管工序、制成的相同规定外径、规定壁厚的规定　为一批。　数量的钢管　。　３．２采用现行标准取样存在的问题　目前　国内管线钢管的理化性能取样大多按　由于制管厂无法做到同一炉批板卷生产的预　第３４卷第８期　李富强等：螺旋埋弧预精焊钢管取样问题的探讨　・５５・　焊钢管送到同一台精焊机组（若要求做到，将会大　大降低螺旋埋弧预精焊工艺的生产效率），因此，　每一台精焊机组对应的预焊钢管的炉批都是不连　续的，这样会导致以下问题：　（１）生产取样时，一台精焊机组一个班可能　遇到几个炉批。按照《西气东输二线管道工程用　螺旋缝埋弧焊管技术条件》的取样方法：同一熔　炼炉次、同一生产工艺生产的同一规格钢管不多　于５０根为一批。当班的某台精焊机组可能要取　多组试样，而另外同时运转的几台精焊机组取样　将会减少，甚至不用再取样，造成试样不能完全　代表本炉批各机组的真实情况。　（２）复取样时，按照《西气东输二线管道工　程用螺旋缝埋弧焊管技术条件》复取样方法，应　当复取不合格钢管的前后两根钢管（同一熔炼　批）。对于某台精焊机组，可能会　现前后两根　钢管与不合格钢管不是同一炉批，无法复取。如　果按预焊机组焊接的同一熔炼批取样，就很有可　能要取样的几根钢管不是同一台精焊机组焊接　的，而焊缝质量主要受精焊机组的控制．可见，　这种取样方式显然不具有针对性和代表性　４解决问题的方法　以现行相关标准为基础并结合螺旋埋弧预精　焊生产丁艺的实际情况，笔者提出：预焊时确定　某熔炼批及相邻两根钢管为一组，在同台精焊机　组连续焊接，精焊班组保证各机组平均分配取样　管，这样就可以避免采用现行标准取样时存在的　问题。　如果试样合格，该取样方式完全符合现行相　关标准要求。如果试样不合格，可按母材和焊缝　分别处理。母材主要涉及到管体拉伸、夏比冲　击、落锤、化学成分分析和金相等试验，按熔炼　批取样；焊缝主要涉及到焊缝拉伸、焊缝和　ＨＡＺ夏比冲击、导向弯曲、金相等试验．按复　取相邻两根钢管试样的规定取样。如果复取试样　依然不合格，就需要逐根检验，按母材和焊缝分　别处理。假定该熔炼批共生产了ｎ根钢管：①母　材有问题的有若干根，当　≤５０时，按熔炼批上　延ｎ／２～１根，下延　２根逐根复取检验试样：当　ｒｔ＞５０时，按熔炼批上延２４根、下延２５根逐根　复取检验试样。②焊缝有问题时，不考虑炉批．　只在生产不合格钢管的同台精焊机组所生产的钢　管中复取试样，当ｎ≤５０时，上延ｒｄ２—１根，下　延ｎ／２根逐根复取检验试样：当ｎ＞５０时，上延　２４根，下延２５根逐根复取检验试样　５　结　语　螺旋埋弧预精焊工艺是成型和焊接分两步进　行，其相对于传统的成型焊接一步法工艺具有生　产效率高、焊接Ｔ艺参数可精确稳定控制等优　势，这对大直径、高质量钢管的需求具有积极的　作用。但目前国内预精焊工艺生产钢管中进行理　化试验取样时所存在的问题，不仅造成了许多无　谓的重复取样，也影响了对钢管质量的有效控　制，该问题的解决有利于螺旋埋弧预精焊工艺的　进一步推广。　参考文献：　［１］丁晓军．螺旋埋弧焊管技术发展和技术改造设想［Ｊ］．焊　管，２０００，２３（３）：６２—８３．　［２］毛周团，尹志远，壬少华，等．螺旋埋弧焊管预精焊生产　工艺［Ｊ］．焊管，２０１０，３３（３）：５２—５５．　［３］Ｑ／ＳＹ　ＧＪＸ　０１０２－－２００７，西气东输二线管道ｌｒ程用螺　旋缝埋弧焊管技术条件『Ｓ］．　［４］ＡＰＩ　ＳＰＥＣ　５Ｌ（４３版），管线钢管规范ｆＳ］，　［５］ＡＰＩ　ＳＰＥＣ　５Ｌ（４４版），管线钢管规范［Ｓ］．　［６］ＩＳＯ　３１８３，石油和天然气工业管道运输系统用钢管［Ｓ］．　［７］ＧＢｆｌ＂９７１ｌ，石油天然气工业输送钢管交货技术条件ｆＳ］．　作者简介：李富强（１９８６一），男，毕业于北京科技大学材料　科学与工程学院，主要从事油气输送管材料研究工作。　收稿１３期：２０１０—１０～１１　编辑：谢淑霞