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直缝埋弧焊管以其性能优、尺寸精度高等特点，适用于自然条件恶劣的三、四类地区。目前，国产直缝焊管的焊缝余高普遍偏高，对钢管生产、使用造成不利影响。因此，研究如何降低焊缝余高，对控制焊缝质量，降低生产成本、焊管后期使用中的隐患等具有一定的现实意义。
  焊缝余高控制不当，造成的不利影响具体表现为以下几个方面：①焊缝余高过高会加大焊接材料的消耗，增加人工修磨成本。焊接时，焊接材料用于填充坡口及形成焊缝余高，壁厚越薄，则坡口尺寸越小，焊缝余高所占填充金属的比例就越大。对壁厚10 mm以下的钢管，余高所占焊缝金属填充材料的比例在70％以上，降低焊缝余高可大幅度节约焊接材料，节约人工修磨成本；②焊缝余高过高会增加防腐成本，降低防腐质量。过高的焊缝余高使防腐层在焊缝顶部明显减薄，不仅大幅度增加了防腐涂料的消耗量，并且降低了焊缝附近防腐层的附着性，管线服役中易产生剥离；③焊缝余高过高会增加钢管的质量隐患。焊趾是钢管应力、应变集中及组织弱化区，焊缝余高过大，增大了焊趾处的应力集中系数，易诱发径向裂纹等缺陷。由于无损检测条件的限制，当焊趾处几何形状不规则时，容易使浅表层的扩径裂纹被漏检，对钢管的后期使用带来隐患。




对大直径、高输送压力、长距离输送钢管来说，焊接工艺非常关键。从生产工艺上来分，焊接钢管主要分为电阻焊(Electric Resistance Welding，ERV)管、螺旋埋弧焊(Spirally Submerged Arc Welding，SSAW)管和直缝双面埋弧焊(Longitudinally Submerged Arc Welding，LSAW)管。虽然ERW发展很快，但仍然属于中小直径的焊管，例如日本的Φ610mm、Φ660mm ERW生产线，我国2006年在大庆建成的Φ660 mm ERW生产线。目前大直径焊管仍然要由SSAW和LSAW工艺生产，但是螺旋缝埋弧焊管在工艺上存在一定缺陷。




影响大直径直缝埋弧焊管全长机械扩径质量的因素有很多，其中与扩径成型质量直接相关的关键因素有扩径率、轴向重叠量、扇形块的数目和边缘圆角、扇形块与钢管内壁间的摩擦与润滑、钢管的形状误差、扩胀速度以及扩径机的矫直设置等。
  (1)在扩径率较小时，随着扩径率增大，钢管的圆度误差减小，但当扩径率增大到一定值以后，随着扩径率的增大，钢管横截面上的变形不均匀程度加剧，钢管的圆度误差将大幅增加，在实际生产中，扩径率 控制在0.8%～1.5%之间。
  (2)轴向重叠量对钢管全长扩径的纵向变形均匀性和扩径效率具有一定的影响，零重叠量和较小的正向重叠量有利于减轻过渡段的“竹节”现象和提高扩径效率。
  (3)增加扇形块的数目，提高扩胀速度，增强扇形块与钢管内壁间的摩擦与润滑，使接触区的摩擦系数减小等均有利于管壁应力趋于均匀分布。
  (4)扩径对改善钢管的圆度效果明显。经过扩径后，钢管的圆度误差变得非常小。



埋弧焊直缝钢管机械扩径的作用？  1、可有效提高钢管尺寸精度：目前，直缝埋弧焊管成型方式主要有UO，RB，JCO，C和Hu-Metal，采用这5种成型方式生产的钢管，不同程度地存在几何尺寸精度不高的问题。由于直缝埋弧焊缝是在管体的一侧进行内、外焊，因而钢管在热应力的作用下要发生弯曲变形，而焊缝部分纵向收缩量也较大，使钢管的直线度受到严重影响；另外，这5种成型方式生产的钢管，椭圆度均较大，尤其是JCO和C成型钢管。因此，必须通过扩径、整圆等工艺提高钢管的几何精度。2、减少或在制管、试验过程中引起的包辛格效应：由于钢管在成型和试验过程中会产生包辛格效应，使屈服强度下降，而钢管在扩径时冷作硬化，扩径后可提高钢管的屈服强度，这样就减少了为达到钢管的强度要求而提高板材等级所造成的浪费。3、钢管成型和焊接的残余应力：冷扩径可以成型和焊接时造成的残余应力，改善钢管内应力的分布状态，从而避免因所输送石油或天然气中的H2S在钢管应力集中区域产生氢脆甚至裂纹的情况。




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