直缝埋弧焊钢（gāng）管优越性和焊缝产生气孔原因

直缝埋弧焊钢管成（chéng）型原理是使（shǐ）带（dài）钢在横断面上不等曲（qǔ）率弯曲和纵向变形连（lián）续运行的复合过程，而带钢的弯曲则是一个多向受力的变形（xíng）过程。直缝焊管（guǎn）成型理论的（de）基（jī）本原理是（shì）通过外力的作用使钢（gāng）带（dài）产生弹塑（sù）性变形制成所需要（yào）的管（guǎn）子形状和尺寸。由（yóu）于钢板在形成管子过（guò）程中（zhōng）的变形主要表面在连续的横向和纵向两（liǎng）个方面（miàn），而施加其上的约（yuē）束力则是通过轧辊的孔型和（hé）轧机布置2个方面来实施的，轧辊孔型是使钢板产生横向变形，轧机布置是使钢板产生纵向变形，具体（tǐ）操作和机（jī）型有多种区别，在工程（chéng）上就是把钢板的连续变形过程分阶段（duàn）予（yǔ）以实施，由（yóu）相应的轧机来实现。纵向变形指平板在轧制方向上变为圆筒形的变（biàn）形，横向变形是指管坯横断面的弯曲变形。焊管成型过程大致分为3个阶段：粗成型段、中间（jiān）过渡阶段和精成型阶段，它们的共性都是“椭圆一圆”的原理，而造成孔型系统变（biàn）形花的原因为（wéi）千（qiān）差万别，主要在条件的不同，有边缘弯曲法、圆周弯（wān）曲法、中（zhōng）心弯曲（qǔ）法等经典的方法以（yǐ）及后来派生出来的单半径、双（shuāng）半径、“w”成型法（fǎ）等。辊式成型及排辊成型变形花都是收缩（suō）式，其椭圆断面长径处于横向。

直缝埋弧焊钢管焊缝的气孔（kǒng）不仅（jǐn）影响管道焊缝致密性，造成管道（dào）泄漏，而且（qiě）会成为（wéi）腐蚀的（de）诱发点，严重降低焊缝强度（dù）和韧性（xìng）。焊缝产生气孔的因素有：

1、焊剂成分。焊接含有适量的CaF2和SiO2时，会反应吸收（shōu）大量的H2，生成稳定性很高且不溶于液态金属的HF，从而可以防止氢气孔的形成。

2、焊剂的堆积厚（hòu）度一（yī）般为25-45mm，焊剂颗粒度大、密度小时堆积厚度取大值（zhí），反（fǎn）之取小值；大电流、低焊速堆（duī）积（jī）厚度取大值，反之取小值，此（cǐ）外，夏天或空气湿度大时，回收的焊剂应烘干后再使用。

3、钢板表面处理。为避免开卷矫（jiǎo）平脱落的氧化铁皮（pí）等杂物（wù）进入成型工序（xù），应设置板面清扫装置。

4、钢板（bǎn）板边处理。钢板板边应设置铁锈和毛刺装置，以减少产生气孔的可能。装置的位置好安装在铣边（biān）机和圆盘剪后，装置的结构是一边2个上下（xià）位置可调整间隙的主动钢丝轮，上下压紧板边。

5、焊缝形貌。焊（hàn）缝的成型系数过小，焊缝的（de）形状窄（zhǎi）而深，气体和夹杂物不容（róng）易浮出，易形成气孔（kǒng）和夹渣。一般焊缝成型系数控制在1.3-1.5，厚壁的焊接钢管取大值（zhí），薄壁取小值。

6、减小次（cì）级磁场。为了减（jiǎn）少（shǎo）磁偏吹的（de）影响，应使工件上焊接电缆的连接位置仅可（kě）能远离焊接终端，避免部分焊接电缆在工（gōng）件上产生次级磁场。

7、工（gōng）艺方面。应适当降低焊接速度或增大电流，从而延（yán）迟焊缝熔池金属的结晶速度，以（yǐ）便于气体逸出，同时（shí），如果带（dài）钢递（dì）送位置不稳定，应及时进行调整，通过频繁微调前（qián）桥或后桥维持成型，造成气体逸出困难。

直缝埋弧焊钢管直径范围在406~1600mm之间，在情况下甚至可以大，管壁厚度（dù）与管径的比值约为0.06~0.08。的现代制管技术可以制作壁厚高达100mm的焊管。工业上用钢板或钢带生产直缝钢管只有几种方法，其（qí）原（yuán）则上的不同（tóng）在于钢管的（de）成形方法上，成形后钢管后续加工过程基本上是相同的。成形方法原则上取决于钢管焊缝的分布，按焊（hàn）缝的分布将钢管分为两种基本形式：直缝钢管和螺旋缝管。与此相应，焊管生产分为直缝钢管的生产和螺旋（xuán）缝管的生产。直缝钢管和螺旋缝管应用广泛的（de）焊接方法（fǎ）是埋（mái）弧焊，其好、、技术成熟、稳定。

直缝埋弧焊钢管（guǎn）是通过高频焊接机组将（jiāng）的规格的长条形钢带焊接钢管连接圆管。高频电阻（zǔ）焊钢（gāng）管因它焊接过程与埋弧焊相比，ERW工艺在（zài）焊接过程中不添加任何焊（hàn）接材料，焊缝成型没有经过热熔化状态，只是焊缝（féng）金属经过再结晶（jīng）过程，故形成的焊缝与母材的化（huà）学成份一致，钢管焊接后经过退火处理，制造成型冷加工内应力，焊（hàn）接内应力均，因此ERW钢管综合（hé）机（jī）械性能较好。

1、焊缝间隙的控制：将带钢送入焊（hàn）接钢管机（jī）组，经多道轧辊滚压，带钢逐渐卷（juàn）起（qǐ），形成有开口间隙的圆（yuán）形管坯，调整挤压辊的压（yā）下量，使焊缝间隙控制在（zài）1~3mm，并使焊（hàn）口两端齐平。如间隙过大，则造成邻近效应减少，涡流热量不（bú）足，焊缝晶间接合不（bú）良而产生未熔合或开裂。如（rú）间隙过小则造成邻近效应增大，焊接热量过大，造（zào）成焊缝烧损；或者焊缝经挤压、滚压后形成深坑，影（yǐng）响焊缝表面。

2、焊接（jiē）温度（dù）控制：当输入热量不足时，被加热的焊缝边缘达不到焊（hàn）接温度，金属（shǔ）组织仍然保持（chí）固态，形成未（wèi）熔合或未焊透；当（dāng）输入热时不足时，被加热的焊缝（féng）边缘超过（guò）焊接温度（dù），产生过烧或（huò）熔滴，使焊缝形成熔洞。

3、高频感应圈位置的调控：高频感（gǎn）应（yīng）圈应尽量接近挤压辊位置（zhì）。若感应圈距（jù）挤压（yā）辊较（jiào）远时，加热时间较长，热影响区（qū）较（jiào）宽，焊缝强度下降；反之，焊缝边缘加热不足，挤（jǐ）压后成型不良。

4、挤压力的控制：管坯的两个边缘加热到焊（hàn）接温（wēn）度后，在挤压辊的挤压（yā）下，形成共同的金（jīn）属晶（jīng）粒互相渗透、结晶，终形成牢固的焊缝。若挤压力（lì）过（guò）小，形成共同晶体的数量就（jiù）小，焊（hàn）缝金（jīn）属强度下降，受力后会产生开裂；如果挤压力过大，将会使熔融状态（tài）的金属被挤出焊缝（féng）钢管，不但降低了焊缝强度，而（ér）且会产生大量的内外毛刺，甚至造成焊接（jiē）搭缝等缺陷。

双面埋弧焊（hàn）直缝钢管生产工艺才用JCOE工艺成型，成型工艺复杂，成型效（xiào）率相对于高频（pín）焊管低（dī），因此制造成本（běn）要高于高频焊直缝钢管。双面埋弧焊（hàn）直缝钢管采用双面焊接，波板探→铣边→预弯边→JCO成型→预焊→内焊→外焊（hàn）→波检验→X射线检查→扩径→水压试验→倒棱→波检测→X射线检查→管端磁粉检（jiǎn）验→成品。钢管的内外表（biǎo）面（miàn）应光滑，不允许有折叠（dié）、裂（liè）纹、分层、搭（dā）焊、断弧、烧（shāo）穿及其他超过壁厚下偏差的缺陷存在。允许有（yǒu）不超过（guò）下偏差的其他局部缺陷存在。

双面埋弧焊直缝（féng）钢管扩径是一种利用液压或机械（xiè）方式从钢管内壁加力使钢管（guǎn）沿着径向（xiàng）向外扩胀成型的压（yā）力加工工艺。机械方式比液压方式，设（shè）备简单且效率高（gāo），在世界上的几条大口径直缝钢（gāng）管制管线扩径工序都被采（cǎi）用，其工艺为：机械扩径利用扩径（jìng）机端部的分瓣的扇形块沿径向扩（kuò）张，使管坯沿长度方向以步进方式，分段实现全管长塑性变形的过程。

1、初（chū）步整圆（yuán）阶段。扇形块打开直到所有扇形块都接触到钢管内壁，此时步长范围内钢（gāng）管内圆管中各点半径大小都几乎一致，钢管初步整圆。

2、名义内径阶段。扇形（xíng）块从前段位置（zhì）开始（shǐ）降低（dī）运（yùn）动速度，直到（dào）抵达要求位置，这个位置是要求的成品管内圆周位（wèi）置（zhì）。

3、弹复补偿阶段。扇形块在2阶段的位置开始进一步将低速度，直到抵达要求位置，这个位（wèi）置是工艺（yì）设计要（yào）求的弹复前钢管内（nèi）圆周（zhōu）位置。

4、保压稳定阶段。扇形块在弹复前钢（gāng）管内圆周位置一段时间保持（chí）不动，这（zhè）是设备和（hé）扩径工艺要（yào）求的保压（yā）稳定阶段。

5、卸荷回归阶段。扇形块从弹复前钢管内（nèi）圆周位置开（kāi）始（shǐ）回缩，直到抵达初（chū）始扩径的位置，这是扩径工艺要求的扇形块小收缩直（zhí）径。

双面埋弧焊直缝钢管焊接方（fāng）法，它和前面的手工焊相同的地方是它还是采用（yòng）渣保护，但是这个渣不是焊条的药皮，是专门熔炼出来的焊药。这个焊药系统由一个（gè）漏（lòu）斗装的焊药通过一个管道输送到要焊接的前（qián）面。个不同是（shì）不采用焊条，采用焊丝，因为焊丝可以连续送（sòng）给；焊条，我们烧完一根焊条总得有（yǒu）一个焊条头就给扔了，而且操作得停下来，换焊条然后再焊（hàn）。改成焊丝以后，用送焊丝的装置（zhì）和焊丝盘，连续地送（sòng）给焊丝，这种焊（hàn）接方（fāng）法是连续送进（jìn）的焊丝，在可熔化的颗（kē）粒状的焊剂（jì）覆盖下引（yǐn）燃电弧，使（shǐ）焊丝、母材和（hé）焊剂的一部分熔化和蒸发构成（chéng）一个空腔，电弧是在空腔里面稳定燃烧，所以把它称之为埋弧自（zì）动焊。电（diàn）弧是埋在（zài）空腔里边的。这种方法（fǎ）的优（yōu）点是：

1、实现了自（zì）动化；

2、是在埋弧底下进行焊接，所以它的热交换（huàn）和保护性能比较强，焊接出来的比较高；

3、由于埋弧自动（dòng）焊中电弧埋在焊药底下，所以它可以采用大（dà）电流（liú），焊接（jiē）效率比较高，近我们正在进行的（de）西气东输管道工程，管道是一种高强钢，这种管道在工厂里边先预制成一段，然后再拿到工（gōng）地上，在野外焊接，这种管道在工厂制作的焊接的工艺就是采用埋弧焊（hàn），现在埋（mái）弧焊已经发展成为，有双丝埋弧焊，还有多丝埋弧焊，效率进一步提高。

双面（miàn）埋弧焊直（zhí）缝钢管表面膜受到破坏的形式是因为：

直缝钢管表面（miàn）存积着含有（yǒu）其他（tā）金（jīn）属元（yuán）素的粉尘或异类金属颗粒的附着物，在潮湿的空气（qì）中，附着物与不锈钢间的冷凝水，将二者连成一个微电（diàn）池，引发了电（diàn）化（huà）学反应，保护膜受到破（pò）坏，称（chēng）之谓电（diàn）化学腐蚀。直（zhí）缝钢管表面粘附物汁液，在有水氧情（qíng）况（kuàng）下，构（gòu）成（chéng）酸，长时间则酸（suān）对金属表面（miàn）的腐蚀。直缝钢（gāng）管表面粘附含有酸、碱、盐类物质，引起局部腐蚀。在有污染的空气中，遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液点，引起化学腐蚀。

我国近（jìn）五年来，在钢结构应用大直径、厚壁、高钢级的双面（miàn）埋（mái）弧焊直缝钢管，吸收引进钢管建筑结构和港（gǎng）口海工装备的设计理念（niàn），重视发展用钢管作为结（jié）构件，除了应（yīng）用于建筑外，又成（chéng）熟的运用于港口海工装备，了业界和（hé）同行的认可（kě），取得了丰厚的成果。钢管结构是一种新型的节能环保的建筑体系。是（shì）一种重量（liàng）轻、、性能好、节（jiē）能环保、能（néng）循环使用的承重钢管结构，符合发展我国节能建筑和经（jīng）济持续健康发（fā）展的（de）要求。钢管结构的（de）大优点是能将人们对（duì）建筑物、支撑物、承载物的功能要求、视觉要求以及效益要求地结合在一起。钢管结构较其他结构的优越性，可从构件的截面特性、受力性能、经济效益等几个方面对比得出。钢管结构凭借其自身优越的性能，近年来正在发展，应用范围几乎涉及所有钢结构。