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众所周知,采用大口径厚壁管道(外径400mm以上,外径与壁厚比为55~90)输送液体和汽体物质是为合理经济的,但是,随着被输送液体和汽体的温度和压力的升高,管道破裂的危险也增大。为了保证管道的有效必需从材料和生产工艺二个方面提高质量以满足性能要求。就钢管生产工艺而言重点在于采用什么方法生产毛坯。
钢管的工作应力及壁厚关系
图1所示为一圆柱形容器,其直径为D,壁厚为长度为L在内压p的作用下,容器的鈥、横截面上都将产生应力日,用截面法将容器沿截面战开,鈥截面上的拉应力为可以类似地推出横截面上的应力仅为上述应カ的一半。传递高压流体的管道的危险截面是鈥截面。设想火电站汽水管汽水压カ为5MPa约50大气压),内直径D为1000mm,壁厚为10mm,汽水管鈥截面上将产生约250MPa的工作应カ。
考虑温度对屈服极限的影响一般中低碳钢是无法胜任的但采用高强度合金钢则不仅价格高而且成形更为困难。因此采用高治金质量的低碳钢制作厚壁管就显得十分经济。
因为壁厚增加一倍,则应力σ降到原来的一半;汽水在管道中长期流动腐蚀不可避免,壁厚大则管道的寿命也可延长2沖孔拉仲法成形大口径厚壁管将加热好的钢锭放入冲孔胎模中先冲一个盲孔,然后放入拔伸胎模中进行拔长而生产厚壁管的方法称为冲孔拉伸法。
一般的无缝钢管的生产工艺可以分为冷拔与热轧两种,冷轧无缝钢管的生产流程一般要比热轧要复杂,管坯首先要进行三辊连轧,挤压后要进行定径测试,如果表面没有响应裂纹后圆管要经过割机进行切割,切割成长度约一米的坯料。然后进入退火流程,退火要用酸性液体进行酸洗,酸洗时要注意表面是否有大量的起泡产生,如果有大量的起泡产生说明钢管的质量达不到响应的标准。外观上冷轧无缝钢管要短于热轧无缝钢管,冷轧无缝钢管的壁厚一般比热轧无缝钢管要小,但是表面看起来比厚壁无缝钢管更加明亮,表面没有太多的粗糙,口径也没有太多的毛刺。热轧无缝钢管的交货状态一般是热轧状态经过热处理后进行交货。热轧无缝钢管在经过质检后要经过工作人员的严格的手工挑选,在质检后要进行表面涂油,然后紧接着是多次的冷拔实验,热轧处理后要进行穿孔的实验,如果穿孔扩径过大就要进行矫直矫正。在矫直后再由传送装置传送到探伤机进行探伤实验, 贴上标签、进行规格编排后放置到到仓库当中
厚壁管件在实际选用或使用时,首先必须遵循相应法规及规范内的各项规定,特别是输送极度或高度危害流体介质、易燃介质以及高气体等管道的场合。在这前提下,上要依据用途和使用条件(仄力、温度、流体介质)来确定管件的种类。下而主要列出了厚壁钢管相关的法规/规范,仅供参考。
l )特种设备监察法;
2 )特种设备检杳条例列;
3 )仄力管道管理与监察规定;
4 )特种设备质量监督与监察规定;
5 )特种设备设计/制造/安装监督管理规定(拟训 ) ;
6 )仄力管道技术监察规程(拟订) ;
7 )工业金属管道技术规范(拟订) ;
厚壁钢管质量维护与保养
厚壁钢管质量的关键要数壁厚的均匀度,厚壁钢管的壁厚得不到控制将直接影响钢管质鼠,和用途,厚毕钢管,大日径厚壁钢管 · 般用在齐种机械加工,厚壁零件加工,厚壁钢管的管壁的均匀将直接影响后期加工零件的质量,厚壁钢管的管壁得不到控制,是整体钢管的质量得不到严格把关。选择适宜的场地和库房保管厚壁钢管的场地或仓库,应选择在清洁干净、排水通畅的地方,远离产生有害气体。在场地卜要杂草及 · 切杂物,保持厚壁钢管十净。在仓库电不得与酸、碱、盐、水泥等对厚壁钢管有侵蚀性的材料堆放在一起。不同品种的厚壁钢管应分别堆放,防!卜混淆,防比接触腐蚀。大型型钢、钢轨、辱钢板、大日径厚壁钢管、锻件等可以露天堆放。中小型型钢、盘条、钢筋、中日径厚壁钢管、钢丝及钢妙绳等,可在通风良好的料棚内存放,但必须卜苦下垫。 · 些小型厚壁钢管、薄钢板、钢带、硅钢片、小日径或薄壁厚壁钢管、各种冷轧、冷拔厚壁钢管以及价格高、易腐蚀的金属制.异.,可存放入库。库房应根据地理条件选定, · 般采用普通封闭式库房,即有房顶有围墙、门窗严密,设有通风装置的库房。库房要求晴天注意通风,雨天注意关闭防潮,经常保持适宜的储存环境。合理堆码、先进先放堆码的原则要求是在码垛稳固、确保的条件下,做到按品种、规格码垛,不同:异.种的材料要分别码垛,防 l 卜混淆和相互腐蚀,禁!卜在垛位附近存放对厚壁钢管有腐蚀作用的物况,,原则.露天堆放的型钢,下而必须有木垫或条石,垛而略有倾斜,以利于仆水,并注意材料安放平直,防 lI :造成弯曲变形.堆垛高度,人工作业的不超过 l . Zm ,机械作业的不超过 l . sln ,垛宽不超过 2 . 5111 . 垛与垛之间应留有 · 定的通道,检杳道 · 般为 0 . sm ,出入通道视材料大小和运输机械而定, · 般为 1 . 5 ? 2 . Om .垛底垫高。
壁厚和张力系数对钢骨内多边形程度的影响规律
影响成品例管在张力减径过程中产生的内多边形程度的因素较多.们 · 般认为荒管壁厚和张力系数起主要作用。在其他囚水不变的情况下,钢管的变形会随着 It 壁厚的增加逐渐举现不均匀现象.钢管产生内多边形的现象趋十严或;而钢管变形不均匀的现象则会随着张力系效的增大而浮渐档千均匀。图 6 给出了不同壁厚的荒管在张力减径条件下,产生的不同周向壁厚方筹的对比。可以着出.成品钢管的周向壁厚方差随着荒管的峨厚增大早连渐减小的趋势。当荒骨壁厚为 IS . sn . n .和 16mm 时.相应的.其周向壁厚方差分布达到 1 . 04 和: ( ) 5 ,钢竹的内多边形程度较高。
1 壁厚增加到 I6 . smm , Ismm 时.成品钢管的周向壁厚方差比壁厚为 l3 . 5llII : ,和 I6mm 时减小 r 113 ;当荒管壁厚进一步增加到 22 川“.和 24mm 时,其周向璧厚方差在 0 . 14 附近,说明此时钢管壁厚分布 。经本文作者进一步研究发现.当荒管壁厚继续姗加时,成品钢管的壁厚并不继续减小.因此采用张力减径工艺生产该种战号的成品钢管时.荒竹的壁厚控制在 Zomm 心 4n , n ,之间为宜_ 3 结论 《 l )通过对厚壁钢管张力减径过程的效伯分知.分析获得 J -轧棍形状、轧棍不同截而的线速度以及炯管的滋度场是影响钢管壁厚不均的主要因素。 《 2 万皿过对不 l 司璧厚钢锌张力减径过程的有限元模拟,分析获得了荒管壁厚和张力系数时成形后钢管壁厚分布不均的影响规律。结果表明,当荒管壁厚为 22mm 和 24mm 时,成形成品钢竹的周向壁厚方效在 n . 14 左右.说明此时钢管壁厚分布 .成品竹内表面较圆-
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