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到目前为止,仅仅是以ASTMA333Gr.8和Gr.11钢管为代表的使用温度低至-196℃的铁素体型低温无缝管成功实现了商业化,出于考虑,各国对铁素体型低温管的生产和使用制定了专门的标准,如EN10216-4和GB/T18984。从用途上看,低温管主要有低温管道和低温热交换器管,相比于国标和欧标只制定单一标准来说,日本和美国针对用途分别制定了不同的标准,如针对低温管道的JISG3460和ASTMA333,以及针对低温换热器管的JISG3464和ASTMA334。国际上低温无缝管的生产和验收多采用美标,国内设计也多参照美标,因而按美标生产低温管是大势所趋,这不仅有利于适合国内采用美标设计需求,实现国产替代,更有利于产品直接出口走向国际市场。
现实中,随着石化大型成套装置国产化水平的持续提高,尤其是成套装置的陆续出口,均需国产化美标低温管或国标低温管纳入美标的支撑,尤其迫切需要拓展国际低温无缝管体系。我国钢铁装备和技术水平的不断提高也具备国产化美标低温管的基础,开展超标极限评估和非标适用性评价,不仅有利于证明国产化美标低温无缝管的优良品质,还可探索其极限使用温度和扩展用途。
管线用钢管有不经焊接的轧制无缝钢管和焊接制造的UOE钢管以及电焊钢管。焊接钢管可分为直径大于20"的UOE钢管和直径24"以下的电焊钢管。这些焊接钢管是用钢板焊接制成的,所以作为原料的钢板,其强度和焊接部位质量保证至关重要。
电焊钢管是将钢板成形为圆弧状后,采用电阻焊对圆弧缝隙连续焊接使之接合制成的钢管。电焊钢管外观好、价格低,广泛用于汽车部件和建筑材料。20世纪80年代后,出现了高频焊接方法,并用于电焊钢管。但这种电焊钢管不能用于-50℃以下的极寒地区。原因是钢管焊接时产生的氧化物在寒冷地区导致焊接部位低温韧性显著下降。
为此,开发出低温下焊接部位韧性不下降的管线用电焊钢管,其制造技术包括对焊接产生的氧化物形态、分布进行控制的焊接技术以及对焊接部位全长进行快速实时检测的超声波探伤技术。
在进行控制氧化物的焊接技术开发中,用模拟解析方法,查明了高频焊接时焊接部位发生的现象。高频焊接时,高频电流流过钢板对钢板进行加热。由于电流集中在钢板角部和端面,将这些部位加热到钢的熔点以上,而钢板厚度中央温度。因此,对钢板两侧进行加压焊接时,钢板内部的氧化物堆积在焊缝的外侧,焊后可以将这些氧化物掉。但是由于钢板角部和端面发生急速冷却,板厚内的氧化物被封闭到焊缝的内侧。
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