直（zhí）缝钢管（guǎn）钢结构应用和技术特点

钢管结构（gòu）作为新型的结（jié）构形式，近几年来在世界各国了发展。近（jìn）5年，欧洲的钢管用量增加（jiā）了25%。来自北美钢铁研（yán）究所（suǒ）的统计（jì）数字证实，随着钢铁工业以底层商业建（jiàn）筑市场为（wéi）目标，钢管结构的需（xū）求也呈上升之（zhī）势，1999年的交货量为225万t，有替代露天结构材料的趋势。据（jù）LTV钢铁公司估计（jì），在近（jìn）5年，结构管材的消耗量每年以5%~10%的速（sù）度增长。日（rì）本是一个多地震，建筑业采用H型钢结构比较多，但近几年也在（zài）大力和应用钢管结构，且（qiě）规格大型化，断（duàn）面复杂化，现已生产边（biān）长为（wéi）700mm，壁厚16~32mm的大型钢管结构，用于建筑结构柱（zhù）。

直缝埋弧（hú）焊（hàn）管（LSAW）在我国应用于油气输送工程比较晚，但起步，发展步子大，成绩显著。因为它有下列优点：①直缝管成型工艺比较容易，有预焊及精焊，焊接比（bǐ）较容易；②大口径厚壁直缝钢管有全管扩径工艺，比较容易应力，残余应力较小；③几何精度和力学性能较好，稳定，性高；④直缝（féng）焊管应用广泛，可以应用于油气管线，可以用于陆上二、三、四类地区、穿越段及海底管线；⑤可以达到高钢级≥X120，大壁厚≥40mm。它的局限性有：①直径一般在≤1422mm，受到（dào）板宽的限制；②UOE成型方式（shì）投资昂贵，JCOE成型方式（shì）适用于中型企业。③直径≤406mm时，制作上不够经济。

直缝埋弧钢（gāng）管结构起初用（yòng）于海上或近（jìn）海结构，如海洋平台结构。当时人们对焊接钢管节点的性能了解甚少，直到1947年世界（jiè）上个现代化（huà）的海洋平台在墨西（xī）哥海湾建成后，人们才认识到直缝管作为结构构件（jiàn）的优越性，从而促使人们开始探索钢（gāng）管结构的性能。而后，在将近半个多世纪里，世界各国涌现出许多造型（xíng）、构造优美（měi）、功能的钢管结构，如德国Stuttgart机场候机大厅采用大口径厚壁（bì）直缝钢管（guǎn）构件铸钢节点的（de）树形支承结构，具有造（zào）型、简捷明快的特（tè）点；日本大阪的Kansai机场航站楼屋面结构（gòu），采用了圆（yuán）管截面的曲线三角（jiǎo）桁架：英国伦敦（dūn）布什来恩宫，外露式的圆管截面桁架把立面荷载传递到立柱里，管截面内注入水用于，正好弥补了（le）钢结构建筑耐火（huǒ）性差的弱点；还有加拿大多伦多（duō）Skydome的开（kāi）合屋盖、法国（guó）戴高乐机场的高速铁路火车站等都是的钢管（guǎn）结构建筑，我国直（zhí）缝焊管结构（gòu）的发展要晚于西欧、北美、日本（běn）等国，但在近十年，钢管结构在我国也了发展。特别是以鸟巢（cháo）为代表的奥运场（chǎng）馆落成，不（bú）仅为（wéi）2008年奥运会（huì）树立一座的历史性的标志性建筑，而且在世界建筑发展史上也具有开（kāi）创性意义，为21世纪的中（zhōng）国和世界建筑发展（zhǎn）提供历（lì）史见证，该工程采用低合金高（gāo）强钢Q460，节省了钢材用量。除此以外，我国先后建成了一些大型的钢管结构建筑，如大剧院、长春体（tǐ）育馆（guǎn）、上海体育馆（guǎn）、虹（hóng）口体育馆、广州体育馆、都机场（chǎng）新航站楼、成都双流机场（chǎng）新航站楼、广州新白云机场航站楼、沈阳桃仙（xiān）机场、济南遥墙机场等，其中，大剧院大厅立柱采用耐火（huǒ）耐候埋弧焊钢管，钢管由珠江钢（gāng）管公司提供（gòng），可在600℃以上的温度下，不变形不软化，在室外（wài）不作任何操施的情况下，可长（zhǎng）期不受腐蚀：一长春体育（yù）馆是我国使用大截面方钢管的（de）国内大跨度的方钢管网壳（ké）工（gōng）程：广州新白云航站（zhàn）楼屋盖是国内大（dà）型的（de）圆管结构建（jiàn）筑，它的指廊（láng）和高架连廊则采用了（le）方管结构。这些钢管结构（gòu）的建成对管结构在我国的推广应用起着（zhe）非常积极的（de）作用。

高（gāo）频直缝焊管（ERW）在我国起步较早，但应用于石油、气输送（sòng）是在上（shàng）个世纪80年（nián）代（dài）后期才开始。它的优（yōu）点是：①使用热轧带钢作原料，尺寸、，内外壁（bì）光滑，Q345B直缝焊（hàn）管适用于中小直径的支（zhī）线和城市气管线（xiàn），管径D168~660mm，壁厚（hòu）8~25mm范围，钢级在X56~X80之间；②适用于（yú）连续生产，焊速较（jiào）高，Vmax≥20m/nain；③用途广泛，还（hái）可用于制造石油油井管，也适用于海底输送管线，甚至高寒地带输送管（guǎn）线。局限性在于：①不能作主干线的气管线；②管（guǎn）径≤219时，容易受到塑料管的竞争；③制作（zuò）工艺上，焊接时不用焊条，焊缝的力学性（xìng）能可以达到但不容易超过母（mǔ）材。

石油气输送对管道的通用（yòng）技术要求主要有三点，一（yī）是   的强度、刚度、冲击韧性（xìng）和可焊性（xìng），由于输送（sòng）介质一一（yī）石油和气的（de）不相同（tóng）以及（jí）气有富气和常（cháng）用的已净化过的气的区别，以及有输送的（de）地段不同（tóng），如（rú）河流（liú）穿越段和陆上输送段（duàn）（又有一、二、三（sān）、四类（lèi）地区）和海底（dǐ）输送段，对（duì）钢管有不同的技术（shù）要求。输送介质有流（liú）体（气体、油、水）和浆体（矿浆（jiāng）、煤浆）的区别，钢管性能也（yě）有区别（bié）。

具体来说，输（shū）油（yóu）管线有5个特点：①管线一般直径≥900nmm；②管线钢材强度级别一般为X56~X65钢（gāng）级之间；③主（zhǔ）要要求在性能上突出焊（hàn）接（jiē）；④材料用低碳一锰钢W（C）≤0.1%，W（Mn）≤0.015%；⑤显微基体选用珠光体+铁素体基体。

输气（qì）管线也有5个（gè）特点：①管线直径（jìng）一般大于等于900~1200mm；②管材强度级别一般为X70~X120钢级之间；③主（zhǔ）要要求在（zài）性能上突出对延性（xìng）断裂有“止裂”性能和焊接性能；④显微基体选用韧性针状铁素体型。这（zhè）种钢比输油用钢有（yǒu）好的焊（hàn）接性能（Pcm≤0.20），相当（dāng）高的冲击韧性（250-500J）。浆体输送管线除了强（qiáng）度、刚度要（yào）求之（zhī）外，还要求有抗水介质带来的腐蚀和承受（shòu）高速运动（≥1.5m/s）的固态物料带来的对管体冲蚀作用的（de）能力。无缝钢管主要用于（yú）穿越段地形（xíng），不锈钢直缝焊（hàn）管用于输送站（zhàn）集输管线。