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发布时间:2019-09-04
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随着经济的深入发展,我国海底石油、天然气行业正高速发展并迈向更高的台阶,承载其主要输送介质的竞技宝管也在高速发展。目前,国内竞技宝管生产线(包括JCOE 和UOE[1])已经达到26条,生产能力初显过剩,其生产线的建设基本为重复建设,随着能源的进一步开发,海底石油、天然气的来源趋向更广,容量更大,环境更恶劣,这就对输送管道的要求更加严格;另外,我国高铁、地铁、机场等的高速发展也给竞技宝管创造了新的用武之地。这就要求对目前的直缝焊管生产工艺进一步优化补充。
1 竞技宝管生产工艺现状
过去几十年,竞技宝管由于其相对于高频焊管焊缝质量好,相对于螺旋焊管质量更有保证,作为陆上石油、天然气的输送载体得到了广泛的应用,我国西气东输干线、支线大量采用竞技宝管,城市管网建设更是青睐竞技宝管,其生产工艺及设备也趋向成熟[2-3]。
1.1 原材料(钢板)入厂检验
对于进厂后的钢板,首先核查其质量证明书是否与订货合同、验收标准相符,核查实物材质、规格、炉号、板号、重量、标志是否与合同、质量证明书一致;然后按批次对钢板的几何尺寸、外观质量、理化性能进行检验;最后根据入厂检验结果,将合格的钢板存放在合格原料存放区。
1.2 钢板上料检验
钢板上料使用前需逐张进行几何尺寸、外观质量检验,并严格按照工艺文件的要求进行标记与记录。此时,合格钢板将进入生产线进行生产,不合格的钢板将被退回到不合格原料存放区。
1.3 钢板超声波检查
对于上料使用的钢板,在铣边前逐张进行超声波探伤检验。采用多通道、直探头钢板超声波探伤仪器,对板头、板尾150 mm和板侧边50 mm进行100%覆盖扫查,探伤灵敏度可按相应技术条件和标准进行调整。
1.4 铣边
为保证钢板的工作宽度,对钢板的两个边同时进行焊接坡口的加工。加工时保证钢板两边具有同样的坡口形状和尺寸,为确保焊接工序质量奠定良好的基础。
1.5 预弯边
为更好地控制钢板成型后的圆度,按照竞技宝管的曲率,对钢板的两个边同时进行弯曲,可为随后的成型、焊接和扩径等工序打下良好的基础。
1.6 成型
采用多轴控制的智能化液压成型,将弯边后的钢板压制成O 型管坯,确保钢板在压制过程中全长方向的平直度和送进步长均匀,从而保证管子的圆度和焊接边的平行度。
1.7 预焊
对成型后开口的竞技宝管进行预焊焊接。预焊方式采用焊缝全长连续预焊工艺,可实现无错边,确保预焊的质量,为内焊和外焊打下良好的基础。
1.8 内外焊
对预焊后的竞技宝管进行内、外精焊。采用多丝埋弧焊接方式,对竞技宝管内外坡口进行填充,使焊接质量得到充分保证。
1.9 扩径前全焊缝超声波自动探伤及管端焊缝超声波探伤扩径前进行100%全焊缝超声波自动探伤和外焊焊缝外观的目视检查。采用多通道的斜探头和直探头探伤仪器,分别检测焊缝及热影响区的上部左右侧纵向缺陷、下部左右侧纵向缺陷、中部横向缺陷和热影响区分层缺陷。
1.10 扩径前全焊缝X 射线探伤及内焊缝工业电视检查
扩径前进行100%全焊缝X 射线探伤,采用单壁单影法逐根对竞技宝管进行检查,达到管端无盲区。
1.11 竞技宝管补焊焊缝检查
对所有竞技宝管补焊部位,100%进行超声波手动探伤检查和X 射线拍片检查。
1.12 机械扩径
采用步进递送、油缸行程位置控制的方式,对竞技宝管的全长进行机械式扩径。在保证竞技宝管内径精度的同时,对竞技宝管全长进行矫直、整圆,提高竞技宝管尺寸精度,有效改善竞技宝管内应力的分布状态。
1.13 理化取样及管端焊缝磨削
扩径后,按一定的批次进行竞技宝管理化性能试验样品的提取,并送往理化实验室进行理化性能的各项试验。对取样后的竞技宝管进行平头处理,同时对管端焊缝的余高进行自动磨削。
1.14 水压试验
按顾客的要求和工艺文件规定试验压力和保压时间,100%对竞技宝管进行静水压试验,自动采集水压试验数据并生成静水压试验曲线,作为质量记录保存。对水压试验后的竞技宝管在检查台架上进行渗漏检查。
1.15 竞技宝管管端倒棱
按顾客的要求和工艺文件规定几何尺寸及精度,同时对竞技宝管的两个端面进行坡口加工,以满足竞技宝管现场焊接的需要。
1.16 扩径后全焊缝超声波自动探伤及管端焊缝超声波探伤
扩径后采用多通道探伤设备,针对扩径后容易出现的缺陷进行100%全焊缝超声波检查。分别检测焊缝的纵向缺陷、横向缺陷和焊缝两侧热影响区的分层缺陷。
1.17 磁粉探伤
对管端200 mm范围内的焊缝和管端坡口进行磁粉探伤。
1.18 扩径后X 射线检查
扩径后,采用灵敏度优于2%的X 射线逐根对管端不小于300 mm的焊缝区域进行拍片检查,再一次确认管端焊缝的质量。
1.19 竞技宝管100%的外观几何尺寸和外观质量检查
在以上检验项目全部合格、检验传票核对无误的前提下,对竞技宝管的外观几何尺寸和外观质量进行最终检查。合格后的竞技宝管进入下一道工序,对于不合格的竞技宝管,标记出其缺陷位置与范围并进行处理。同时,对合格竞技宝管逐根进行称重、测长。
1.20 喷字和加装管端保护器
按顾客的要求和工艺文件规定的内容,在竞技宝管两端进行标识喷印,同时加装管端保护器,并捆扎竞技宝管管体保护绳。
1.21 收库检查
逐根核对竞技宝管的标识内容、理化性能以及外观和几何尺寸等各种记录,为竞技宝管进行最终的级别判定。
1.22 竞技宝管的存储和发货检查
按顾客的要求和竞技宝管储运作业指导书规定的内容,对竞技宝管进行堆放。竞技宝管发运时,再一次逐根进行竞技宝管外观质量检查,并结合订货合同核查拟发货竞技宝管材质、规格、长度、重量等是否正确。
1.23 理化性能试验
根据顾客要求可进行化学分析(直读光谱仪)、硬度、宏观微观检查及金相拍片、拉伸试验、弯曲试验、夏比冲击试验和DWTT 试验等。
2 新竞技宝管生产工艺流程
随着社会、科技的发展,竞技宝管有了新的用途,同时对竞技宝管有了新的要求,如特殊材质的应用、焊缝质量的提高、内焊缝对输送介质的影响的减小、竞技宝管抗外部的耐压性的增强、竞技宝管的整体直线度和椭圆度的提高等等。因此,在原有生产工艺的基础上增加一些新的工位以满足这些特殊要求。
新的生产工艺在预焊后增加精焊前预热工序,在内焊后增加清根工序,在精焊后增加内焊缝全长打磨工序,在机械扩径前后增加机械缩径工序,如下页图1所示,图中花纹边框内容为新增加的工艺。新的生产工艺主要完成预热、清根、内焊缝打磨、机械缩径等工作。
2.1 预热
对于特殊材料,根据焊接工艺要求需加热母材,从而保证焊接质量,因此在精焊前设置在线加热工位。具体加热措施可以采用火焰、高频等,根据厂家要求对环境、投资等进行配置。
2.2 清根
为了保证外焊缝与内焊缝融合的质量,在内焊完成后增加清根工位,将预焊、内焊另一面不平整的地方清掉,从而保证外焊缝的均匀一致。
2.3 内焊缝打磨
有些输送介质内焊缝余高对其输送效果影响较大,需要将埋弧内焊缝打磨到与母材齐平,因此在内外焊后增加内焊缝打磨工位。
2.4 机械缩径
深海油气开采输送与陆上输送相比,对竞技宝管的外部耐压性要求大大提高,建筑用结构管相对于输送管对竞技宝管的全长直线度、椭圆度要求也大大提高。针对这些要求增加缩径工位,从竞技宝管外部向圆心方向、径向压制,可增加金属的耐压性,还可以局部压下提高竞技宝管的直线度、椭圆度。
3 结语
竞技宝管新领域的发展及焊管新的生产工艺,确保了焊管能满足新领域的使用要求。目前,筹备竞技宝管生产线的项目正在按照新的生产工艺来布置,其产品方向就是主要针对新领域。
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