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大口径无缝钢管和直缝钢管的性能比较

提到无缝钢管直缝钢管,大家肯定一致认为无缝钢管的强度是要高于直缝钢管的。不过在小口径的钢管里面,无缝钢管是要优于直缝钢管的,但是如果是大口径钢管的话,就不一定了,再加上成本控制,直缝钢管的性价比就要超过,甚至远远大于无缝钢管的性价比了。

下面我从以下几个方面一一阐述:

椭圆度:无缝管的制造工艺是在2200°F的温度下在不锈钢方坯中冲压出一个孔,在此高温下,工具钢经冲压和拉延变得柔软并螺旋状地从孔中成形出来。这样管道的壁厚不均匀且偏心度高。因而ASTM允许无缝管的壁厚差比有缝管的壁厚差大。有缝管是通过精确的冷轧板(每卷宽度为4-5英尺)制成。这些冷轧板通常最大的壁厚差为0.002英寸。钢板被剪成πd的宽度,其中d为管道的外径。有缝管壁厚的公差很小,并且整个圆周的壁厚非常均一。

焊接性能:一般有缝管和无缝管的化学成分有一定差异。生产无缝管的钢材成分仅仅是达到ASTM的基本要求。而生产有缝管的钢材则含有适用于焊接的化学成分 。例如硅、硫、锰、氧及与三角铁素体等元素按一定比例的混合可在焊接过程中产生一种易于传递热的焊熔物,以使整个焊缝焊透。缺少以上化学成分的钢管,例如无缝管,在焊接过程中会产生各种不稳定因素,不容易焊牢且焊不透。

晶粒大小:通常,金属的晶粒大小与热处理温度及保持同样温度的时间有关。因此,经退火处理的有缝管及无缝管晶粒大小都一样。如果有缝管采用最小冷处理,焊缝的晶粒尺寸就小于被焊接金属的晶粒尺寸,否则,晶粒大小是一样的。

强度:管道的强度取决于合金成分,因而含有相同合金及同样热处理的无缝管和有缝管本质上强度都一致。经过拉力测试和三维震动测试,有缝管的撕裂几乎都发生在远离焊接点或受热区域的地方。这是因为焊缝处杂质较少且氮含量稍高,因而焊接处的强度更好于其它部位。然而ASME的锅炉及压力容器协会则认为有缝管只能承受85%的许可压力,这主要是由于数据的收集早于当今使用的已改善的焊接设备。ASME规定100%通过超声波测试的有缝管可完全承受许可压力。同样,欧洲与亚洲也规定通过涡流测试的有缝管可保证其焊接性能的优质,涡流测试则需经合法的程序并持有许可证的机构进行。Trent公司的涡流测试通过了瑞典动力部的许可。ASME认为电流损失较小是基于有缝管的优质性能。

耐腐蚀性:耐腐蚀性的好坏同样取决于合金的成分。化学成分相同的无缝管和经完全热处理的直缝钢管的耐腐蚀性是一致的。ASTM提供的补充测试证明焊接处的耐腐蚀性等同或更优于被焊接的金属。在酸性氯化物的环境下,不完全热处理的有缝管的焊接处腐蚀会加速,但这只是腐蚀测试的需要,实际上所处环境并不如此恶劣。 弯曲性和延伸性:焊接处的延伸性可通过ASTM规定的以下测试来验证:弯曲45°,再弯曲至90°,再沿焊缝展平;然后掉转有缝管重复以上步骤以使焊缝弯曲内径达到180°。焊缝质量通过的标准是在放大40倍的情况下不允许出现撕裂或晶间分离。管道弯曲半径受控于合金的成分,一般最小弯曲半径为2D。理想的焊接条件是焊缝处于中性或受压状态。而且,管道应进行退火处理以降低其硬度,从而提高弯曲性能。

壁厚/直径:厚度/直径值小的薄壁管最好采用焊接方式生产。厚度/直径值大的厚壁管则最好用冲压方法制成。

综合质量:一般,直缝钢管质量优于无缝管,因为有缝管是经检验通过的精确的冷轧板制成,因而任何缺陷都限制在焊接处。无缝管则由不锈钢坯经冲头冲压而成,导致在被挤压而形成的管壁中产生许多撕裂现象。经涡流测试显示有缝管的次品率通常低于无缝管的次品率。采用超声波测试,无缝管的背景噪声很大以致于很难发现其缺陷。而有缝管的背景噪声则很低,容易找到缺陷处。

 




 

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