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焊接热影响区的组织大致可分为两类:不易淬火钢组织和易淬火钢组织。不易淬火钢组织变化后形成熔合区、粗晶区、重结晶区、不完全冲结晶区和时效脆化区;易淬火钢组织转变后形成崔获取、不完全淬火区和回火区。
管线钢属于不易淬火钢,焊接后热影响区的熔合区和粗晶区对母材性能损伤较大,易形成脆化,其损伤程度取决于母材的合金系统、焊前母材的原始组织状态和焊接规范参数等。对于低于X65钢级的管线钢,在线能量偏低时除产生铁素体和珠光体外,还易产生马氏体(M)、上贝氏体(Bu)和粒状贝氏体(Bg);在线能量偏高时,粗晶区除易产生铁素体和珠光体外,还易产生共析铁素体和魏氏组织。一般认为,上贝氏体、先共析铁素体和魏氏组织是造成脆化现象的有害组织。对于X70以上钢级的针状铁素体管线钢,粗晶区的组织主要为贝氏体(板条贝氏体和粒状贝氏体)、块状铁素体和先共析铁素体。在板条或块状铁素体间或块状铁素体的基体上存有MA岛。造成这种钢粗晶区韧性降低的主要因素是:
(1)MA组成物的相对量、尺寸和形态。Ma越多、尺寸过粗或过长,以及分布不均匀等使脆化现象严重。
(2)有效晶粒尺寸或者说母材的晶粒长大倾向。随着线能量的加大,不仅原奥氏体晶粒尺寸增大,而且二次结晶组织变粗、变大。板条铁素体的减少以及块状铁素体的增多成为粗晶区脆化的主要原因之一
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1 化学成分分析
可以采用仪器分析法和化学分析法。用于化学分析的试样分熔炼试样、锭钻屑试样、管材试样。熔炼试样一般采用仪器分析法、管材成品试样采用化学分析法和一起分析法。
常用的化学分析仪器主要是:红外碳硫仪、直读光谱仪、X射线荧光光谱仪等。
2 尺寸及外形检测
检查内容主要包括:壁厚、外径、长度、弯曲度、椭圆度、端口坡度及钝边角度和异形钢管横截面形状等。
3 表面质量检测
人工肉眼检查和无损探伤检查。无损检测的方法有很多,如:超声波探伤、涡流探伤、磁粉探伤、漏磁探伤、电磁超声波探伤和渗透探伤等。每种方法各有优缺点。
适合检测钢管表面或者近表面:涡流探伤、磁粉探伤、漏磁探伤、渗透探伤。其中渗透探伤仅限于钢管表面开口缺陷的检查;磁粉探伤、漏磁探伤、涡流探伤仅仅限于铁磁性材料检查。涡流探伤对点状缺陷比较敏感,其他探伤对裂纹敏感。而超声波探伤对对钢管表面检测反应比较迅速,对钢管内部定性分析尚存在一定的困难,并且超声波检查还受到钢管的形状和晶粒度的限制。
4 化学性能检测
常温或者一定温度下的力学性能实验(拉伸实验、韧性实验、硬度试验),液压试验以及腐蚀试验(晶间腐蚀试验、抗氢开裂实验-HIC、抗硫化物应力开裂实验-SSCC)。
5 钢管工艺性能试验
包括压扁实验、环拉实验、扩口和卷边实验、弯曲实验。
6 金相分析
包括低倍和高倍检查。
7 石油专用管螺纹参数检测
包括接箍纹检测、管体螺纹检测以及管体与接箍拧紧后的检测
尺寸
A、公称尺寸:是标准中规定的名义尺寸,是用户和生产企业希望得到的理想尺寸,也是合同中注明的订货尺寸。
B、实际尺寸:是生产过程中所得到的实际尺寸,该尺寸往往大于或小于公称尺寸。这种大于或小于公称尺寸的现象称为偏差。
C、米重:每米重量=0.02466*壁厚*(外径-壁厚)
偏差和公差
A、偏差:在生产过程中,由于实际尺寸难于达到公称尺寸要求,即往往大于或小于公称尺寸,所以标准中规定了实际尺寸与公称尺寸之间允许有一差值。差值为正值的叫正偏差,差值为负值的叫负偏差。
B、公差:标准中规定的正、负偏差值值之和叫做公差,亦叫"公差带"。
偏差是有方向性的,即以"正"或"负"表示;公差是没有方向性的,因此,把偏差值称为"正公差"或"负公差"的叫法是错误的。
交货长度
交货长度又称用户要求长度或合同长度。标准中对交货长度有以下几种规定:
A、通常长度(又称非定尺长度):凡长度在标准规定的长度范围内而且无固定长度要求的,均称为通常长度。例如结构管标准规定:热轧(挤压、扩)钢管3000mm~12000mm;冷拔(轧)钢管2000mmm~10500mm。
B、定尺长度:定尺长度应在通常长度范围内,是合同中要求的某一固定长度尺寸。但实际操作中都切出定尺长度是不大可能的,因此标准中对定尺长度规定了允许的正偏差值。
以结构管标准为:
生产定尺长度管比通常长度管的成材率下降幅度较大,生产企业提出加价要求是合理的。加价幅度各企业不尽一致,一般为基价基础上加价10%左右。
C、倍尺长度:倍尺长度应在通常长度范围内,合同中应注明单倍尺长度及构成总长度的倍数(例如3000mm×3,即3000mm的3倍数,总长为9000mm)。实际操作中,应在总长度的基础上加上允许正偏差20mm,再加上每个单倍尺长度应留切口余量。以结构管为例,规定留切口余量:外径≤159mm为5~10mm;外径>159mm为10~15mm。
若标准中无倍尺长度偏差及切割余量规定时,应由供需双方协商并在合同中注明。倍尺长度同定尺长度一样,会给生产企业带来成材率大幅度降低,因此生产企业提出加价是合理的,其加价幅度同定尺长度加价幅度基本相同。
D、范围长度:范围长度在通常长度范围内,当用户要求其中某一固定范围长度时,需在合同中注明。
例如:通常长度为3000~12000mm,而范围定尺长度为6000~8000mm或8000~10000mm。
可见,范围长度比定尺和倍尺长度要求宽松,但比通常长度加严很多,也会给生产企业带来成材率的降低。因此生产企业提出加价是有道理的,其加价幅度一般在基价上加价4%左右。
壁厚不均
钢管壁厚不可能各处相同,在其横截面及纵向管体上客观存在壁厚不等现象,即壁厚不均。为了控制这种不均匀性,在有的钢管标准中规定了壁厚不均的允许指标,一般规定不超过壁厚公差的80%(经供需双方协商后执行)。
椭圆度
在圆形钢管的横截面上存在着外径不等的现象,即存在着不一定互相垂直的外径和小外径,则外径与小外径之差即为椭圆度(或不圆度)。为了控制椭圆度,有的钢管标准中规定了椭圆度的允许指标,一般规定为不超过外径公差的80%(经供需双方协商后执行)。
弯曲度
钢管在长度方向上呈曲线状,用数字表示出其曲线度即叫弯曲度。标准中规定的弯曲度一般分为如下两种:
A、局部弯曲度:用一米长直尺靠量在钢管的弯曲处,测其弦高(mm),即为局部弯曲度数值,其单位为mm/m,表示方法如2.5mm/m。此种方法也适用于管端部弯曲度。
B、全长总弯曲度:用一根细绳,从管的两端拉紧,测量钢管弯曲处弦高(mm),然后换算成长度(以米计)的百分数,即为钢管长度方向的全长弯曲度。
例如:钢管长度为8m,测得弦高30mm,则该管全长弯曲度应为:
0.03÷8m×=0.375%
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