[优秀毕业设计精品] 高强度级别输气管道的焊接方法研究.doc

毕业设计（论文）题 目 高强度级别输气管道的焊接方法研究 院 （系） 冶金与材料工程学院 专业班级 材控普06-01 学生姓名 学号 指导教师 职称 副教授 评阅教师_ _ 职称_ 2010年 6 月 10日学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日摘 要本课题中进行的主要工作如下：西气东输天然气管线概念设计，对工艺参数进行优化设计，主要有采用高压输气工艺达到减少压气站；输气管道的优化设计，主要有利用高强度级别的X120钢制造输气管道达到降低管道壁厚以减轻施工及搬动难度，同时还可大大减低焊材的用量；这些优化设计都能实现节约工程投资和运行成本的优化设计。输气焊接管道制造工艺流程设计；针对X120管线钢的焊接工艺进行了模拟焊件实验方案的设计，同时还对X120管线钢的力学性能及焊接性问题进行了分析。最后再对输气管道施工流程，现场焊接工艺设计，检验及质量保障措施的确定。关键字: 输气管道 概念设计 X120管线钢 焊管制造 焊接工艺 Abstract The subject of the main work carried out as follows: West-East gas pipeline design, on the process parameters to optimize the design, mainly using high-pressure gas transmission technology to reduce the pressure of gas stations; gas pipeline optimization design, mainly using high-intensity level of X120 pipeline steel to reduce the pipe wall thickness to reduce the difficulty of construction and moving, which can also greatly reduce the amount of welding materials; the optimal design can achieve economies of investment and operating costs of the optimal design. Gas transmission pipeline welding manufacturing process design; for X120 pipeline steel welding process was simulated welding pieces of the design of experimental programs, but also on the mechanical properties of X120 pipeline steel and welding are analyzed. Finally, on the gas pipeline construction process, on-site welding process design, testing and quality assurance measures to determine. Keywords: Gas Pipeline Conceptual Design X120 pipeline steel Pipe Manufacturing Welding Process目录摘 要IABSTRACTII1.天然气输气管道概论22.西气东输管道概念设计32.1管输天然气的组成32.2主要输送工艺参数32.3输送工艺方案优化32.4输送工艺参数计算53.管道设计计算93.1优选管材93.2管子壁厚和管子强度等级93.3钢材的质量104.螺旋焊管与直焊管的制造工艺概念设计114.1螺旋焊管制作114.2直缝焊管制作114.3螺旋焊管与直缝焊管技术特性比较124.4分析与总结155.长输管道的施工工艺流程166.模拟焊件的实验方案176.1X120钢抗裂性研究176.2全焊缝金属拉伸试验186.3硬度的测定196.4低温冲击韧度的测定及试样断面观察196.5焊接接头组织与性能的测定206.6 X120焊接线能量的实验方案207.输气管道的现场组焊工艺设计227.1钢材的选用技术分析227.2焊接工艺237.3焊接检验287.4 输气管道的焊接工艺流程图298.检验及质量保障措施的确定308.1施工质量预控措施309.总结31参考文献32致谢33附录 1附录 2附录 3附录 41 天然气输气管道概论今后10到15年，全球总能源消耗将比现在增加60%左右，其中天然气消耗将翻一番。天然气需求的增长主要集中在北美、欧洲和经济发展迅速的亚洲，尤其是中国。从地域上看，用户主要在工业发达的城市地区，而天然气田则大部分在极地、冰原、荒漠、海洋等偏远地带。因而作为石油和天然气的一种经济、安全、不间断的长距离输送工具，天然气输送管道在近40年得到了巨大的发展，这种发展势头在未来的几十年中仍将持续下去。预计在今后10-15年内，我国共需各类天然气输送钢管1000万吨左右（不含城市燃气管网）。天然气输送管道（特别是天然气管道）的总的发展趋势是持续提高钢管的强度水平，以期最大限度降低管道建设成本和输送成本，输气管道每提高一个强度等级，其建设成本将降低5%15%。X120级高强度管线钢的发展为天然气生产商提供了将长距离输气管线总造价降低5%15%的机会,进而可降低向市场输送天然气的价格。成本降低来源于多个方面,包括材料、施工、(气体)压缩以及与综合设计方案结合所带来的节约。X80是目前投入天然气管道建设的管线钢的最高等级。X100和X120管线钢也相继研究成功，正在工业性试验，在2004年2月,Exxon Mobil石油公司采用与日本新月铁合作研制的X120钢级焊管在加拿大建成一条管径914 mm、壁厚16 mm、1.6 km 长的试验段。我国已建成的石油天然气输送管道所使用的螺旋焊管，主要是由中国石油天然气集团公司所属的钢管厂生产的。焊管用的板卷，从上世纪50年代到70年代主要采用鞍钢等厂家生产的A3、16Mn，70年代后期和80年代则采用从日本进口的TS 52K（相当于X52）。90年代，塔里木三条天然气管道、鄯乌输气管道、库鄯输油管道和陕京输气管道的X52、X60、X65热轧板卷主要由上海宝钢生产供应。“西气东输”工程一线采用X70钢级，二线采用X80钢级，现在上海宝钢能够生产X120级管线钢（目前世界上强度等级最高的管线钢），同时宝钢还对X120钢进行了焊接性实验，并解决了其焊接问题。跟上了国外的发展水平。1至今我国建成并投入运营的天然气输送管道共3万多公里，其建设质量关系到整个天然气管道乃至管网的安全运行，涉及到人民的生命财产安全，属于政府 工程、社会工程。天然气输送管道一旦发生事故，将造成巨大的经济损失和人员伤亡，严重的环境污染，甚至会影响到我国的能源战略安全。因此，天然气输送管道的可靠性与安全性对于我们整个社会乃至国家来说都是相当重要的。22 西气东输管道概念设计2.1管输天然气的组成天然气是由多种可燃和不可燃的气体的混合气体。以低分子饱和烃类气体为主，并含有少量非烃类气体。在烃类气体中，甲烷占绝大部分，乙烷，丙烷，丁烷和戊烷含量不多，庚烷以上烷烃含量极少。非烃类气体一般为硫化氢、二氧化碳、氮和水汽，以及微量的氦、氩、等稀有气体。其中气田气主要万分是甲烷，一般占90%以上。此次毕业设计所采用的天然气成分如下：表2-1 天然气组成（%）成分甲烷乙烷丙烷氮二氧化碳含量97.50.20.21.60.52.2主要输送工艺参数天然气管道的输送工艺参数主要是指输气量、输送距离、输气压力、管径和温度等。其中输气量、输送距离、输气压力和管径四者相互影响，是需要优化的重要参数3。输气量：输气管道的输气量按年输气量200亿立方米设计。输气压力：输气压力是管道的最高输气压力，没有压缩机的管道即为管道起点最高压力，有压缩机时即为压缩机出口压力。供气压力：输气管道沿线或末端向用户供气，供气合同中要求确定压力，管输天然气应满足这些压力要求，并以满足这些压力作为管道设计条件。设计年输气量为200亿立方米。输气温度：天然气在输送过程中，由于与土壤传热和压力降低产生焦汤效应，温度会降低。天然气在输送过程中的温度是18度。输送距离：一般指管道长度，输气管道设计时，一般气源和用户是先确定，根据线路走向案，可以确定天然气管道的长度。从天然气管道起点到天然气用户交气点的管道长度即为输送距离。概念设计输气长度为2700Km。2.3输送工艺方案优化2.3.1优化压力等级，确定高压输气分别对12MPa和16MPa两种输送压力，1016mm,1118mm,1219mm和1400mm这四种管径输送方案进行了比选，不管哪种管径，相同输气量下，管道输气压力采用16MPa的方案工程投资低，效益好。管径（mm）输气压力（MPa）平均壁厚（mm）用钢量（104t）工程投资（亿元）10161211.5802771615.410726211181212.7972931616.9130280根据输气管道水力计算公式，管道的输气能力（管径和长度一定时）与管道起点压力的平方差基本上成正比关系，即：Q2=K（P12 - P22）D5/L 2-1由此则有在其它条件相同的条件下，管道平均压力越高，输气能力越大。当然，管道压力越高，所需要的承压能力越大，即要求管材的机械强度或管道壁厚越大，引起管道投资增高。在一定范围内，压力增高带来的输气能力增加的好处更为明显，因而高压输气一般是经济的。故本设计采用的输气压力为16MPa，在总体上是可以实现良好的经济效益。2.3.2优选管径 表：2-2 设计对四种管径的单位输气量的用钢量（Y）进行了比选管径（mm）1016111812191400Y（Kg/ M3）0.1123190.1297500.1384770.170654计算程序见附件1。从制管工艺来看，管径越大技术含量越高，制管难度越大。故选用1016mm规格，同时也易于实现国产化。2.3.3优选压比在设计输气量为200×108m3/a时，当管径（1016mm）确定后，管线设计的压气站数量与压比有关。为寻求经济合理的布站方案，西气东输管道工程就压缩机站的设置进行了压比为1.25、压比为1.35、压比为1.451.5和压比为1.61.7四种方案的技术经济比选。表2-3 不同压比方案的技术经济指标压比1.251.351.401.461.61.7压气站数（座）11976机组配置（运行+备用）1+11+11+11+1投资金额（亿元）35.4638.2535.8139.56由于压气站不仅本身的建设成本高，而且其在运行中的维护费用和压缩机的消耗都很高，所以选用压比为1.401.46，需建7座压气站。2.3.4优化站场布置表2-4 压比为1.401.46的输送方案压气站技术参数压气站名压缩机流量（104m3/d）入口压力（MPa）出口压力（MPa）压比功率(MW)轮南首站583411.4161.4016.45哈密压气站580011.3161.4118.75红柳压气站578311.1161.4418.02玉门压气站576611.2161.4217.58中卫压气站574911.1161.4418.56靖边压气部573211.3161.4117.62郑州分输压气站571511.1161.4316.85计算程序见附件2。2.4输送工艺参数计算 2.4.1天然气的平均密度指在规定状态下，单位体积天然气的质量，符号，单位/m31kmol气体质量为M，体积为VM，则其密度可以写为： =M/V2-2混合气体的密度可根据名组分的摩尔分数计算。= 2-3由上式及上表中的各天然气组分的组成情况有： = （16×97.5%）+（30×0.2%）+（28×1.6%）+（44×0.2%）+（44×0.5%）= 0.7343（/m3）。 指在相同的指定压力、温度状态下，天然气的密度与干空气密度的比值，用符号表示，无量纲。=/a 2-4式中 天然气的相对密度； 天然气的密度，/m3； a干空气的密度，/m3。一般所说的天然气的相对密度是指标准状态和工程标准状态的。此外采用工程标准状态。工程标准状态P=1.01325×105Pa，T=293.15K（20）时，干空气密度a=1.206/m3。由此有=/ =0.7343/1.206 =0.608 即天然气的相对密度为0.608。2.4.3压缩因子Z表2-5 各组分的临界压力Pci和临界温度Tci见下表2 3组分甲烷乙烷丙烷氮二氧化碳Pci/MPa4.5444.8164.1943.3497.290Tci/K190.58305.42369.82125.97304.25计算视临界参数Tc=Tci =(97.5×190.58+0.2×305.42+0.2×369.82+1.6×125.97+0.5×304.25)/100=197.2KPc=Pci=(97.5×4.544+0.2×4.86+0.2×4.194+1.6×3.349+0.5×7.29)/100 =4.538MPa计算对比参数对比压力Pr=16MPa/4.538=3.35；对比温度Tr=278.15/190.7=1.459；查常用天然气的压缩因子图3，有Z=0.78。2.4.4输气管道的热力及水力计算 首先假设本次设计的输气管道为高差在200m以下的输气管道。年输气量设计为200×108M3，管径设计为1016mm。体积流量Qs=（一年按350天计算）=661.4 M3/s；质量流量qm=×Qs=0.7343×661.4=485.6(kg/s); 热力计算：Tcp=To+（TQ-T0）-Di1- 2-5T0 管道理深处地温，K；TQ 管道起点处的温度，K；a ；其中 Qm为气体的质量流量Kg/s；Cp为气体的比定压热容J/(kg·K)； 由上即有a=0.0052由于T0越高，则Tcp也越高，由水力计算可知，Tcp越高输气能力越小，因此，在进行管道设计时，应按夏季地温T0=291K作为水力计算的依据。T=To+（TQ-T0）-Di1-2-6计算有T=291K； 水力摩阻系数 =0.0096 输气压力计算 由Q=C02-7由输气量Qs、*=0.57、Z=0.78、C0=0.0384、PQ=16MPa、T=291K、L=300KM和=0.0096；计算有PZ=11.16MPa，同时可得压比为1.43。由此即确定了此输气管道的概念设计的主要工艺参数。天然气管道输送的方式应根据上述的主要输送工艺参数以及下游用户的用气压力需求来共同确定。天然气压力不能满足输气或用气压力要求时需设置增压装置来对天然气增压。该方式主要用于管输距离不是很长，而天然气已具有的原始压力又低于用户用气需求或则直接利用该原始压力输送不能满足用户的需求的情况下使用3。利用天然气已具有的原始压力不加压输送一定的距离后，再在管线的中间设置以满足用户对用气的要求，该方式主要用于天然气压力较高、输送距离较长时的工程。经过优化计算决定采用压气站进行加压，输送压力为16MPa，共建七个压力站，压比为1.401.46。3 管道设计计算3.1优选管材 X80、X90、X100、X120同属于高强度管线钢，其中X80在我国的西气东输工程的二线有应用。其后三种强度等级的管线钢在国内没有应用，在国外也没有，其中X120管线钢于2004年在加拿大有一个试验工程，都还没有大量的应用于实际工程。在本设计中对X120进行概念设计，并对X80和X120进行一个优化比选。在此主要在同等输气压力的情况下，看两种管线钢的用钢量由此对其做出优选，表3-1。表3-1：输气管道壁厚优化钢级壁厚（mm）钢材总量(104t)X8021.90150X12015.35107由上表得知，若采用X80管线钢，将使焊管的壁厚及钢材总量增加，这些因素的增加将会造成焊接材料、搬运、施工、检验等等方面的难度及成本增大。故经此比较后，选择X120管线钢做为此设计的管材。这也符合现在输气管道用钢的发展方向，即高强度等级方向。这样在同等的输气量下，使焊管的壁厚大大减小，这样会给以上所列的各方面得到优化。从而更加地节省投资。3.2管子壁厚和管子强度等级系统的水压设计师所关心的是根据最少投资和最少运行成本来确定设施民族教育的最佳化。气体传输管道的壁厚是管子的强度等级、部位和设计压力而变化的。系统设计师对任何指定部位所所指定的设计压力，不宜小于该部们管道的最大操作压力（MOP），设计师选择的管子壁厚和材料应有足够的强度，足以防止由于搬运应力、外部作用力、热膨胀和热收缩所引起的变形和损坏。管径选择方案进行了优化，优化程序见附件3。设计压力和壁厚之间的关系：3P= （CSAZ662-1996） 3-2-1 式中 P设计压力；S 额定最小屈服强度（SMYS）；t 壁厚； D 外径； F 设计系数=0.8； L 地区类别系数； J 直缝焊接系数 T 温度下降系数；由查表有F=0.8、L=0.8、J=1.00、T=1.00；设计输气压力为16MPa，X120最小屈服强度为827MPa，设计管径D为1016mm。计算有 t=15.356711mm。3.3钢材的质量对于输气管道，项目的成本中有50%55%是用于建设这条管道的钢材的质量（重量）。因此，仔细地估计所需的钢材用量是非常重要的。下面的公式可用于计算钢材的质量和成本3。式中：管道的外径为D1=1031.36，内径为D2=1016，管道长度为L=2700Km，钢材的密度为=8.02t/m3，Ws即为钢材的质量。由于D1- D2=2t（t是管子的直径）故有：Ws =Lt（D2+t） = 3.14×2700×103×8.02×15.36×10-3×(1.03136+15.36×10-3) = 107 (万吨)由此公式可知管道的壁厚对钢材的质量（重量）影响很大。因此，对于高压输气管道，选用高强度等级的管子且管子强度等级愈高，就可以采用管壁较薄的管子，从而可以大节省，总体上比购买高强度管子所花的钱还要少在。主要是由于管子的壁厚减小后，可以节省12%13%（施工、运输、焊接等方面）建设成本。4 螺旋焊管与直焊管的制造工艺概念设计4.1螺旋焊管制作螺旋焊管：是将低碳碳素结构钢或低合金结构钢钢带按一定的螺旋线的角度（叫成型角）卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成，它可以用较窄的带钢生产大直径的钢管。螺旋焊管主要用于石油、天然气的输送管线，其规格用外径*壁厚表示。螺旋焊管有单面焊的和双面焊的，焊管应保证水压试验、焊缝的抗拉强度和冷弯性能要符合规定。4.1.1工艺流程 工艺流程如下：开卷上卷校平对接焊铣边成型内焊外焊切管破口后续焊水压试验4.1.2质量保证 检验工艺如下：原材料检验校平检验对接焊检验成型检验内焊检验外焊检验切管检验超声波检验坡口检验外形尺寸检验X射线检验水压试验最终检验。4.2直缝焊管制作国外生产大口径直缝埋弧焊管的成形方法有：UOE法、CFE排辊成形法、RBE辊弯成形法，JCOE成形法、C成形法、PFP逐步折弯成形法等。经过对资料的分析，在此只重点介绍PFP成形法。PFP逐步折弯成形法是将端头预弯的钢板在压力机上以较小的步长，较多的次数逐步对板料进行折弯，最后经钢管合缝焊机成形为圆管。PFP法因每次压下量小，故压力机吨位不大，因此投资也较小，该种方法可以成形不同管径，不同壁厚的焊管，加工的直径可小于406mm，生产的焊管质量较好，产量适中。4.2.1制造工艺分析PFP逐步折弯成形与RBE辊弯成形法比较，两者的特点大体相同，但PFP法生产的焊管直径可小于406mm，这一点是RBE法所做不到的，PFP法生产线具有更强的市场适应能力。PFP法投资在65008000万元左右。PFP法成型机组比C成型法主机机组简单。在我国大口径直缝埋弧焊管设备目前空白的情况下，对于国内第一条新建机组来说，选择PFP成型机更为有利。4.2.2 PFP法大口径直缝埋弧焊管生产线工艺 板材超声波探伤铣边预弯成形合缝预焊内焊外焊超声波探伤X射线探伤扩径整圆水压试验超声波探伤X射线探伤平头倒角磁粉探伤称重测长标记出厂。大直缝埋弧焊管产品规格： 壁厚：6mm25.4mm；管径：406mm1200mm；长度：8000mm12000mm；材质：X42X120。4.3螺旋焊管与直缝焊管技术特性比较44.3.1材料的冶金性能直缝埋弧焊管是用钢板生产的，而螺旋焊管是用热轧卷板生产的。热轧带钢机组轧制工艺具有一系列的优点，具有获得生产优质管线钢的冶金工艺能力。例如，在输出台架上装有水冷却系统以加速冷却，这就允许使用低合金成分来达到特殊的强度等级和低温韧性，从而改进钢材的可焊性。但这一系统在钢板生产厂基本没有。卷板的合金含量(碳当量)往往低于相似等级的钢板，这也提高了螺旋焊管的可焊性。更需要说明的是，由于螺旋焊管的卷板轧制方向不是垂直钢管轴线方向(其夹解取决于钢管的螺旋角)，而直缝钢管的钢板轧制方向垂直于钢管轴线方向，因而，螺旋焊管材料的抗裂性能优于直缝钢管。4.3.2焊接工艺从焊接工艺而言，螺旋焊管与直缝钢管的焊接方法一致，但直缝焊管不可避免地会有很多的丁字焊缝，因此存在焊接缺陷的机率也大大提高，而且丁字焊缝处的焊接残余应力较大，焊缝金属往往处于三向应力状态，增加了产生裂纹的可能性。而且，根据埋弧焊的工艺规定，每条焊缝均应有引弧处和熄弧处，但每根直缝焊管在焊接环缝时，无法达到该条件，由此在熄弧处可能有较多的焊接缺陷。4.3.3强度特点管子在承受内压时，通常在管壁上产生两种主要应力，即径向应力Y和轴向应力X。焊缝处合成应力=Y(l/4sin2+cos2)1/2，其中，为螺旋焊管焊缝的螺旋角。螺旋焊管焊缝的螺旋角一般为50-75度，因此螺旋焊缝处合成应力是直缝焊管主应力的60-85%。在相同工作压力下，同一管径的螺旋焊管比直缝焊管壁厚可减小。根据以上特点可知：螺旋焊管发生爆破时，由于焊缝所受正应力与合成应力比较小，爆破口一般不会起源于螺旋焊缝处，其安全性比直缝焊管高。当螺旋焊缝附近存在与之相平行的缺陷时，由于螺旋焊缝受力较小，故其扩展的危险性不如直焊缝大。由于径向应力是存在于钢管上的最大应力，所以焊缝处于垂直应力这一方向时承受最大载荷。即直缝承受的载荷最大，环向焊缝承受的载荷最小，螺旋缝介于二者之间。4.3.4静压爆破强度经有关对比试验，验证了螺旋焊管与直缝焊管的屈服压力与爆破压力实测值和理论值基本吻合，偏差接近。但无论是屈服压力还是爆破压力，螺旋焊管均低于直缝焊管。爆破试验还显示出螺旋焊管爆破口的环向变形率明显大于直缝焊管。由此证实，螺旋焊管的塑性变形能力优于直缝焊管，爆破口一般只局限于一个螺距内，这是螺旋焊缝对裂口的扩展起了有力的约束作用所致。4.3.5韧性和疲劳强度管道发展的趋势是大口径、高强度。随着钢管直径的加大、所用钢级的提高，产生韧性断裂尖稳扩展的趋势越大。根据美国有关研究机构的试验表明，螺旋焊管与直缝焊管虽然同为一个级别，但螺旋焊管具有较高的冲击韧性。输送管线由于输量的变化，在实际操作过程中，钢管是承受随机交变载荷的作用。了解钢管的低循环疲劳强度，对判断管线的使用寿命具有重要的意义。按测定结果，螺旋焊管的疲劳强度与无缝管和电阻焊管相同，试验的数据与无缝管和电阻管分布在同一区内，而比一般的埋弧直缝焊管要高。4.3.6现场可焊性现场的可焊性主要是由钢管的材质和端口配合尺寸公差决定的。考虑到钢管安装施工的要求，钢管加工生产的连续性的和外形几何尺寸的一致性尤为重要。螺旋焊管的生产是基本上在同一工况条件下稳定的连续流程：而直缝焊管制作工序是分段的，包括整板/压头/预卷/点焊/焊接/精整/组对等多道工序过程。这是螺旋焊管生产区别于直缝焊管生产的重要特征。稳定的生产工况非常便于焊接质量的控制和几何尺寸的保证。由于螺旋焊管管型规整、焊缝均匀分布，相对于直缝焊管，螺旋钢管有非常好的管口椭圆度和端面垂直度，保证了现场钢管焊接组对时的组对精度。4.3.7对输送介质流动特性的影响输送管线中的压降和管子的长度、流体粘滞系数、流体速度、流体阻力系数都成正比，而和管子的内径成反比。而流体阻力系数既与雷诺数有关，又与管子内壁表面的粗糙度有关。经测定，管子内壁表面的粗糙度所起的影响要比局部隆起的面积(如螺旋形的焊缝或纵长的焊缝、甚至包括内环形焊缝)所起的影响大十倍。4.3.8生产与管理螺旋焊缝钢管的生产能体现出优质高效的优势。一台螺旋焊管机组的生产量相当于5-8台直缝焊管设备，如何使多台卷管设备生产线都能够达到同一制作标准，即按统一的生产工艺规范和质量保证体系生产以满足焊接质量要求与管道制造等级将是一项繁重的工作。多头生产势比增加工程管理与质量监督的工程量。多台直缝卷管机组及相应的焊接设备，其操作人员的操作技能、质量意识、分布的点和控制程序的差异将带来生产管理、计划进度、检查验收、交付协调等方面的诸多困难，极易造成管理与协调上的忙乱和生产厂家与施工单位的质量推诿。直缝焊管生产工艺简单，生产效率高，成本低，发展较快。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比，焊缝长度增加30100，而且生产速度较低。4.3.9质量保证按照螺旋焊管生产标准的规定，螺旋焊缝钢管的主要检验/控制项目包括：外形尺寸：钢管外径、壁厚、椭圆度、弯曲度、管端垂直度、长度外观质量：焊缝余高、错边、钢管表面、分层、夹杂、焊缝缺陷判定、化学成分、焊接接头拉伸试验、静水压试验、酸蚀检验、无损检验。一般螺旋焊管机组均采用在线连续检验方式来保证焊缝的的焊接质量，这是螺旋焊管生产区别于直缝焊管生产的另一重要特征。连续检验有利于焊接缺陷的监控、焊接质量的稳定、焊接等级的保证。由于生产工艺的限制，直缝焊管极难实现连续不间断检验。这将使焊接隐患与质量问题的出现机率增加，甚至影响将来管线运行的整体工作可靠性。4.3.10生产资质螺旋焊管生产厂家应持有国家颁发的工业产品生产许可证。许可证制度要求螺旋焊管的生产厂家首先应通过国家认定的权威检定机构的审查考核，具备相应的生产手段、检验设备，质量保证体系运行良好有效，产品应符合国家标准的等级和质量规范的要求，经国家工业产品生产许可证办公室确认后发证。所以螺旋焊管生产厂家均有较为完善的质量保证体系和质量控制的运作程序。4.3.11价格分析由于热轧卷板的材质技术性能和生产技术工艺要求较高，故一方面国内符合标准的生产厂家比钢板生产厂家要少，另一方面其生产工艺和品质等级决定其市场价位亦高于热轧钢板。这是螺旋焊管的市场售价高于直缝焊管的主要原因。对于钢管销售价格的组成，材料价格是主导甚至是决定性因素。4.4分析与总结认真考察螺旋焊管与直缝焊管的上述各方面和其价格差异，螺旋焊管的价位略高于直缝焊管是由于生产主材的价格差异所致。然而钢管制作仅只是项目工程的一部份，若考虑到工程整体质量、项目综合造价等因素，螺旋焊管仍具有整体优势。故选用X120的螺旋焊管作为本次设计的输气管道用管。5 长输管道的施工工艺流程 由于管道输送介质的不同、施工方法的不同、施工地形的不同、施工工艺流程存在着一定的差异。如长输管道一般地段的施工是先进行管道的组装焊接，后进行管沟的开挖，而石方地段、山区地段，由于管沟的爆破和管道整体困难等原因，则是采用先开管沟，后组装焊接的工序。还有输送气体介质的管道，需对管道进行干燥处理，而输送液体的管道一般不需对管道进行干燥处理。常规长输管道施工的工艺流程如图5.1所示。施工准备测量放线钢管拉运布管合格否无损检测外观检查焊接组装焊缝返修No连头管沟开挖回填补口、补伤Yes竣工试压清管图5.1 长输管道施工工艺流程5工序中，对于管线施工的几个重要环节要严加控制。即管道的防腐质量，管道的焊接质量，管道的埋深质量，管线的测径和耐压试验质量，这几个环节控制好了，整个工程质量才有保证，所以管道施工的每一个工序都要认真做好，做到上道工序为下道工序服务，上道工序为下道工序的顺利施工和质量提供保证。焊接管道的组装质量，是保证焊接质量的前提。管道组对前，要对管道内进行清扫，对管端内、外20mm范围内及坡口内的油污和锈蚀要清除干净，露出金属光泽，组对时严格控制管口错边量。管道的组装采用内对口器组对。外对口器只限于起伏较大，设备不能靠近的山地和管线连头使用。外对口器对口速度慢。要采用定位焊才能保证焊接质量，没有内对口器，业主和监理也不会允许施工。内对口器的操作人员要对内对口器的操作和使用进行训练，了解其性能和操作要领。对口器使用前要对胀块进行调整。要使用管道对口的专用内对口器，以保证其对口的质量和速度。在没有挖沟的地段进行管道组装时，要平等于管沟中心线，以方便管沟开挖。如果组对的管线沿管沟中心线来回摆动，会影响焊口的质量。66 模拟焊件的实验方案6.1 X120钢抗裂性研究在焊接热循环的作用下，焊缝及HAZ金属由于组织、性能发生变化，内应力作用及扩散氢的影响，就可能发生冷裂纹。本文采用斜Y型坡口焊接裂纹试验方法评价X120管线钢常用根焊方法的焊缝及HAZ冷裂倾向。采用插销冷裂纹试验方法考核X120管线钢的氢致延迟裂纹敏感性，并对斜Y型坡口焊接裂纹试验的试验结果加以验证7。首先，应用冷裂纹判据计算公式，分析计算X120管线钢的冷裂纹敏感系数和预热温度，然后结合工程中采用的焊接施工实际情况，设定斜Y型坡口焊接裂纹试验和插销冷裂纹试验的试验温度。 6.1.1斜Y型坡口焊接裂纹试验试验过程按照斜Y型坡口焊接裂纹试验方法的有关规定进行。试件采用X80管线钢板，厚度为18.4mm，坡口加工采用机械切削加工。试样的形状、尺寸要求如图6-1所示。 图6-1 斜Y型坡口焊接裂纹试验试板组焊及取样位置图首先组对试件，在焊接试验部位双面点固焊保证试件间隙。然后，焊接拘束焊缝。拘束焊缝的焊接采用GB/T 5117 E50154.0mm低氢型焊条。首先从背面焊第一层，然后再焊接正面一侧的第一层。焊接过程中注意不要产生角变形及未焊透，后面各层正面和背面交替焊接，直至焊完。最后焊接试验焊缝。试验焊缝焊接之前应将坡口两侧的飞溅物、油、锈等物质清除干净。焊接时应在坡口外引弧，收弧也应离开坡口。焊前应采用不同的预热温度对试件进行预热。焊后的试件经过48h以后进行解剖和检测。用放大镜目测检查焊缝表面裂纹，并按式6-1计算出表面裂纹率。沿焊缝长度方向均匀截取成6段，试件截取方法如图6-2所示