碳钢无缝钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时 重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。2、3 级设备用碳钢无缝钢管技术条件 1 范围 本标准适用于 M310 堆型的二代加核电站 2、3 级设备用碳钢无缝钢管的化学成分、力学性能、试 验方法、检验规则及外形尺寸及重量等技术要求。 本标准适用于 M310 堆型的二代加核电站下列钢管： ——公称外径小于 550mm、公称壁厚小于 50mm 的 2 级碳钢无缝钢管； ——公称外径不大于 610mm、公称壁厚不大于 40mm 的 3 级碳钢无缝钢管。 ——主给水流量控制系统、辅助给水系统、汽轮机旁路系统设备用 P280GH 无缝钢管。 本标准不适用于管道系统用 2、3 级碳钢无缝钢管和热交换器传热管用无缝钢管。 2 规范性引用文件 下列规范性文件中的条文通过本标准的引用而成为本标准的条文。下列注日期或版次的引用文件， 其后的任何修改单或修订版均不适用于本标准，但提倡使用本标准的各方探讨使用其最新版本的可能 性。 GB/T 228-2002 GB/T 229-2007 金属材料 室温拉伸试验方法 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法 GB/T 241 金属管液压试验方法 GB/T 242-2007 GB/T 246-2007 金属管 扩口试验方法 金属管 压扁试验方法 GB/T 2102 钢管的验收、包装、标志和质量证明书 GB/T 4336 碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(常规法) GB/T 4338 金属材料 高温拉伸试验方法 GB/T 17395 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差 GB/T 20066 钢和铁 化学成分测定用试样的制样和取样方法 ANSI B36.10M 焊接和无缝法制造的钢管 压水堆核岛机械设备设计和建造规则 RCC-M(2000 年版及 2002 年补遗) 3 订货要求 3.1 需方应在订货合同中注明本标准号、钢号、钢管等级、尺寸规格和数量等。 3.2 需方还应在订货合同中明确以下技术要求： 1 Q/CNPE.J104.4-2009 ——是否进行高温拉伸试验； ——钢管是否进行模拟消除应力热处理及模拟消除应力热处理的保温温度和保温时间； ——清洁、包装和运输要求； ——钢管尺寸偏差的特殊要求； ——2 级 20 和 16Mn 钢管是否按批进行压扁和扩口试验； ——3 级 20 钢管是否进行成品分析，是否进行超声检测； ——其它特殊要求。 4 制造 4.1 制造程序 在 P280GH 钢管制造前，钢管制造厂应制定制造程序。该程序应包括制造过程中的各个步骤、包括 制造阶段、制造过程中所有的中间热处理、最终热处理和无损检测等。 4.2 冶炼 采用电炉或其它相当的冶炼工艺冶炼。 4.3 钢管制造方法 钢管可采用热加工和(或)冷加工方法制造。 制造钢管的管坯应取自切除头尾的钢锭。钢管变形过程中的总延伸系数(锻造比)应不小于 3。 4.4 交货状态 钢管应以正火状态交货，钢管的正火处理温度和保温时间应予记录。 P280GH 钢管的正火处理应满足以下要求： ——加热温度：890℃~940℃； ——保温时间：按每毫米的厚度保温 1min.，但不得少于 30min.； ——在空气中冷却。 管端为垂直截面，截面应无超厚部分，并应清除毛刺。清除毛刺允许有轻微的内外倒角。 5 牌号和化学成分 钢的牌号和化学成分(熔炼分析和成品分析)应符合表 1 的规定。 化学成分分析用试样按 GB/T 20066 的规定制取， 化学成分分析按照 GB/T 223 或 GB/T 4336 或其它 相应的标准进行分析。熔炼分析每炉做一次；对于 2 级钢管和 P280GH 钢管，成品分析每批做一次；对 于 3 级钢管，合同要求时按批进行成品分析。 2 Q/CNPE.J104.4-2009 表1 无缝钢管的化学成分 化学成分(质量分数)/% b 钢号 类别 C 熔炼分析 ≤0.20 ≤0.22 ≤0.22 ≤0.24 ≤0.20 ≤0.22 Mo ≤0.10 ≤0.10 Si 0.08~0.35 0.07~0.40 0.10~0.35 0.09~0.40 0.10~0.35 0.10~0.40 Ni ≤0.50 ≤0.50 Mn 0.45~1.00 0.40~1.05 0.65~1.25 0.60~1.30 0.80~1.60 0.80~1.60 Al 0.020~0.050 0.020~0.050 P ≤0.030 ≤0.035 ≤0.030 ≤0.035 ≤0.020 ≤0.025 S ≤0.025 ≤0.030 ≤0.025 ≤0.030 ≤0.015 ≤0.020 Cu ≤0.25 a ≤0.25 a ≤0.25 a ≤0.25 a ≤0.25 ≤0.25 Sn ≤0.030 a ≤0.030 a ≤0.030 a ≤0.030 a ≤0.030 ≤0.030 20 成品分析 熔炼分析 16Mn 成品分析 熔炼分析 成品分析 P280GH c － 熔炼分析 成品分析 a b 如果 Cu+10Sn≤0.55%，Sn 含量可超过 0.030%，但不得超过 0.040%。 除了由脱氧加入的元素，表中未列入的元素不作为有意义的添加元素。 c 对于 P280GH 钢管： ——材料的 Ceq≤0.48，Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15； ——当钢管用于主给水系统时，Cr≥0.15%； ——在保证 Cu+10Sn≤0.55%时，锡元素的含量上限可提高到 0.040%，用于热加工的钢管，应保证 Cu≤0.18%， 且 Cu+6Sn≤0.33%。 6 力学性能和工艺性能 6.1 力学性能 6.1.1 规定值 交货状态下钢管的力学性能应符合表 2 和表 3 的规定。 表2 室温拉伸试验 钢号 抗拉强度 Rm/MPa 410~510 a 470~570 470~570 规定非比例延伸强度 b Rp0.2/MPa ≥235 ≥275 ≥275 断后伸长率 A/% Rm(A-2)≥10500 c Rm(A-2)≥10500 钢管的力学性能 300℃拉伸试验 抗拉强度 Rm/MPa ≥369 ≥423 规定非比例延伸强度 Rp0.2/MPa ≥157 ≥186 20 16Mn P280GH ≥21 ≥423 ≥186 且 Rm(A-2) ≥10500 a 对 3 级钢管，钢管的抗拉强度上限为 530MPa，且钢管的 Rp0.2/Rm 应不超过 0.9。当钢管的 Rp0.2 与 Rm 成比例增加 时，Rm 的最大值可达到 550MPa，同时 Rp0.2≥260MPa； b 经供需双方协商，可用 Rel 代替。 c 对 3 级 20 钢管，钢管的断后伸长率 A≥23%。 3 Q/CNPE.J104.4-2009 表3 钢管冲击试验规定值 KV2 /J bc 0℃纵向吸收能量 S≥12.5mm 55mm×10mm×10mm 平均值 20 16Mn P280GH a b c 试样尺寸 a 8.8＜S＜12.5mm 55mm×10mm×7.5mm 平均值 ≥25 ≥32 ≥45 单个最小值 ≥19 ≥22 ≥30 6.3＜S≤8.8mm 55mm×10mm×5mm 平均值 ≥18 ≥22 ≥30 单个最小值 ≥13 ≥16 ≥20 单个最小值 ≥24 ≥28 ≥40 ≥32 ≥40 ≥60 S-钢管公称壁厚，只对公称外径 D≥51mm 且公称壁厚 S＞6.3mm 的钢管做冲击试验； 冲击试验的三个试样中，只允许一个试样的试验结果低于平均值，且不低于单个最小值。 对主给水系统用无缝钢管，冲击试验温度为-20℃。 6.1.2 取样 6.1.2.1 拉伸试样 当钢管尺寸允许时，P280GH 拉伸试样应横向截取，其他牌号纵向截取，且应选用 GB/T 228-2002 中的 R4 试样，并满足以下要求： ——公称壁厚S≤30mm时，在1/2壁厚处截取；公称壁厚S＞30mm时，在外壁附近截取。 ——试样端部至管端的最小距离为： 公称壁厚S≤40mm时为管壁厚； 公称壁厚S＞40mm时为40mm。 如果管壁厚不足以截取上述试样，可按 GB/T 228-2002 的规定截取管段或条状试样。 6.1.2.2 冲击试样 冲击试样采用GB/T 229-2007中规定的夏比V型缺口冲击试样(当钢管尺寸允许时， P280GH拉伸试样 应横向截取)。在同一管段上靠近管子外表面处并排截取三个试样，试样的缺口底线垂直于钢管表面。 对公称壁厚S 4 (1 + α ) S ………………………………(1) α+S D Q/CNPE.J104.4-2009 S—钢管公称壁厚，mm； D—钢管公称外径，mm； α—单位长度变形系数： ——对2级20钢管，取0.10； ——对3级20钢管，取0.07； ——对16Mn和P280GH钢管，取0.08。 压扁试验后试样表面出现下列情况之一者，应判为不合格： ——钢管出现裂纹或开裂； ——显露出原已存在的表面缺陷，其深度在变形前超过了第12章的规定； ——显露出诸如完全分层之类的内部缺陷。 6.2.2 扩口试验 应对下列钢管进行扩口试验： ——公称外径D＜168.3mm且公称壁厚S＜12.5mm的2级20和16Mn钢管； ——公称外径D≤139.7mm且公称壁厚S≤10mm的3级20钢管； ——辅助给水系统用P280GH钢管。 对2级钢管和P280GH钢管应逐根进行扩口试验，经供需双方协商，20和16Mn钢管也可按批进行扩 口试验。 对3级20钢管按批进行扩口试验。 试验时采用顶角为30°的圆锥顶头进行扩口试验。试样长度为钢管外径的两倍，钢管的外径扩口 率按表4的规定。 试验结果的判断准则同压扁试验。 表4 钢管的外径扩口率 S/D 钢号 ≤0.08 2 级 20 钢管 3 级 20 钢管 16Mn P280GH 20% 13% 18% >0.08~0.12 18% 12% 15% >0.12~0.15 15% 10% 13% 18% 10% >0.15~0.18 12% 8% 9% ≥0.18 10% 6.2.3 弯曲试验 公称外径D＞406.4mm的3级20钢管应按批进行弯曲试验。 在轴向300mm长的金属环中截取宽为35mm的长条试样进行试验。弯曲角度为180°，试验芯轴或锥 5 Q/CNPE.J104.4-2009 头的直径d 弯曲后两平行压板间距见表5。 试验结果的判断准则同压扁试验。 表5 钢号 20 a 钢管的弯曲试验要求 芯轴或锥头直径 d 7a a 试样两端外侧间距 9a 试样厚度。 7 模拟消除应力热处理 7.1 模拟消除应力热处理后的钢管力学性能 当钢管在今后的加工制造或安装过程中需要进行消除应力热处理， 则钢管制造厂应在交货状态的钢 管上(或代表交货状态的试料上)截取试料进行模拟消除应力热处理，模拟消除应力热处理后的钢管力学 性能应满足 6.1 的规定。 7.2 模拟消除应力热处理的工艺 7.2.1 保温要求 7.2.1.1 20 钢管和 16Mn 钢管 模拟消除应力热处理的温度应与设备制造过程中消除应力热处理的温度一致(保温温度允许偏差为 ±5℃)，模拟消除应力热处理 保温时间至少应为钢管在以后加工制造过程中实际要经受的全部消除应力 热处理时间的 80%。 7.2.1.2 P280GH 钢管 P280GH 钢管的模拟消除应力热处理的保温应满足以下要求： ——保温温度为 605℃±5℃； ——保温时间按每毫米保温 6min.，但不得少于 2h。 7.2.2 加热和冷却速率 模拟消除应力热处理的温度超过400℃时的加热和冷却速率应符合以下规定： ——当钢管的公称壁厚S≤25mm时，为220℃/h； ——当钢管的公称壁厚S＞25mm时，加热和冷却速率按公式(3)计算。 220 × 25 ℃/h………………………………(2) S 8 复验和重新热处理 8.1 拉伸试验的复验 如果拉伸试验的结果不符合要求， 可在不合格试样的邻近部位截取双倍的试样进行复验， 若复验结 果都符合要求，则该批钢管可以验收。否则，该批钢管应判为不合格。 6 Q/CNPE.J104.4-2009 8.2 冲击试验的复验 如果冲击试验的结果不符合要求，可按下列方法进行复试： 对2级钢管和P280GH钢管，如果冲击试验的结果不符合要求，则该批钢管应判为不合格。但仅因单 个试样的试验结果低于单个最小值而使试验结果不符合要求，其它条件均满足(平均值达到要求，至多 一个结果低于平均值)，则允许按下述方式复验：在结果不合格试样的邻近部位再取三个一组的两组试 样进行复验，若这两组试样的试验结果都符合要求，则该批钢管可以验收。否则，该批钢管应判为不合 格。 对3级钢管，在不合格试样的邻近部位再取三个试样进行复验，当前后两组试样满足以下要求时， 该批钢管可以验收： ——六个试样的平均值不低于规定的平均值； ——六个试样中最多有两个值低于规定的平均值； ——六个试样中只能有一个值低于规定的单个最小值。 若不能满足以上要求，该批钢管判为不合格。 8.3 工艺性能的复验 对于逐根检验的钢管，若工艺性能试验不合格，可将不合格钢管剔出，在一批钢管中，不合格钢管 的数量超过10%，则整批钢管判为不合格。 对于按批检验的钢管，若工艺性能试验不合格，可将不合格钢管剔出，再从同一批中取双倍数量的 钢管进行复验，若复验结果都合格，则该批钢管可以验收。否则，该批钢管应判为不合格。 8.4 重新热处理 对力学性能和工艺性能不合格的钢管，可进行重新热处理。重新热处理后按新的批次进行验收。重 新热处理只允许一次。重新热处理的条件须在制造程序中详细说明。 9 表面质量 9.1 目视检查 9.1.1 20 和 16Mn 钢管 交货状态钢管内外表面的氧化皮应予以清除， 但不影响超声检测的少量氧化薄皮允许存在。 钢管表 面不允许有裂纹、裂缝、刮痕、褶迭、金属条纹及其它有损于钢管使用能力的缺陷存在。 如果缺陷深度大于公称壁厚的5%，且大于0.3mm时应予以拒收。然而，在同一根上或同一批的多 根钢管上重复出现相同的缺陷，如果该缺陷的平均深度大于等于公称壁厚的3%和0.2mm两个值中的最 大者，则应判为不合格。 9.1.2 P280GH 钢管 交货状态钢管内外表面的氧化皮应予以清除。钢管表面不允许有裂纹、裂缝、刮痕、褶迭、金属 条纹及其它有损于钢管使用能力的缺陷存在。 7 Q/CNPE.J104.4-2009 9.2 渗透检测 当目视检查有疑问时，钢管应按 RCC-M MC4000 进行渗透检测，验收准则如下： 尺寸超过 1mm 的任何显示均应记录，当钢管存在下述显示时均应被剔出： ——线性显示； ——尺寸超过 3mm 的圆形显示； ——边缘间距小于 3mm 的三个或三个以上排列成线性的显示； ——在100cm2的矩形表面上有五个或五个以上的密集显示，其长边不大于20cm，该矩形位于显 示评定最严重的部位。 10 内部缺陷检测 采用超声检测钢管内部缺陷。 对2级钢管和P280GH钢管， 应在交货状态下按RCC-M MC2000规定的方法逐根进行100%超声检测。 探头的频率一般为4MHz。 对不能在自动检测台上有效检测的钢管端部，应予以切除，或是在至少大于100mm的长度上作手 工检测， 且对比试块应与自动检测时所用的对比试块相同。 手工检验方法至少要与自动检验方法一样灵 敏。 当回波幅度大于或等于50%参考回波幅度的任何信号均应记录， 回波幅度大于参考回波幅度的信号 应予拒收。 3级钢管一般不要求做超声检测，如果有要求，应在合同中规定。 11 试验方法及组批规则 11.1 试验方法 钢管的试验方法和取样数量应符合表 6 的规定。 表6 钢管的试验项目、试验方法和取样数量 取样数量 序号 检验项目 试验方法 2 级钢管和 P280GH 钢管 3 级钢管 每炉罐取一个试样 每批取一个试样 每批在一根钢管上取一个试样 每批在一根钢管上取一个试样 每批在一根钢管上并排截取三个试样 逐根 b 1 2 3 4 5 6 熔炼分析 成品分析 拉伸试验 高温拉伸试验 冲击试验 压扁试验 c GB/T 20066、GB/T 223、GB/T 4336 GB/T 20066、GB/T 223、GB/T 4336 GB/T 228-2002 GB/T 4338 GB/T 229-2007 GB/T 246 每批在一根钢管上截取一个试样 a 8 Q/CNPE.J104.4-2009 续表 6 钢管的试验项目、试验方法和取样数量 取样数量 序号 检验项目 试验方法 2 级钢管和 P280GH 钢管 逐根 － 逐根 逐根 必要时 逐根 逐根 b 3 级钢管 每批在一根钢管上截取一个试样 a 每批在一根钢管上截取一个试样 a 逐根 逐根 必要时 － 逐根 按订货合同的规定 7 8 9 10 11 12 13 14 a b 扩口试验 弯曲试验 水压试验 表面检查 渗透检测 超声检测 尺寸和外形检查 钢管重量检查 GB/T 242 GB/T 232 GB/T 241 肉眼 RCC-M MC4000 RCC-M MC2000 精度为 0.01mm 的量具 － 当一批钢管的数量少于 20 根时，每批允许只在一根钢管上截取试样。 当合同规定钢管按批进行检验时，每批在两根钢管各截取一个试样。 c 对钢管的高温拉伸试验(合同要求时)，试验时从试验开始至达到屈服强度期间，试样的应力速率应不超过 80MPa/min.。 11.2 组批规则 钢管按批进行检查和验收，每批应由同一牌号、同一炉号、同一规格、相同的制造工艺和同一炉次 (对连续式热处理炉，为同一热处理制度)的钢管组成。一批钢管的数量应不超过如下规定： ——2级20和16Mn钢管，每批钢管的数量应不超过： 1) 对公称外径D＜168.3mm且公称壁厚S＜12.5mm的钢管：100根； 2) 对其它规格的钢管：50根。 如果最后一批的根数少于或等于每批正常根数的一半， 则这些钢管应并入前一批， 如最后一批钢管 的根数多于正常批数的半数，则单独算为一批。 ——3级20钢管，每批钢管的数量应不超过： 1) 对公称外径D＜168.3mm的钢管：400根； 2) 对公称外径D≥168.3mm的钢管：200根。 ——P280GH钢管，每批钢管的数量应不超过： 1) 给水流量调节系统和汽机旁路系统：不超过50根； 2) 辅助给水系统：不超过100根。 12 缺陷的清除 目视检查和渗透检测中发现的表面缺陷均应予以清除。 对除 P280GH 外的无缝钢管，当完好的壁厚符合公差要求，对以下表面缺陷可不进行清除： 9 Q/CNPE.J104.4-2009 ——缺陷深度不超过公称壁厚的 5%或 0.3mm 中较大值的分散表面缺陷； ——缺陷深度不超过公称壁厚的 3%或 0.2mm 中较大值的密集表面缺陷。 如超过上述限度， 应通过磨削或其它机加工方法予以清除。 清除缺陷后的钢管尺寸应保持在规定的 公差范围内。 不得用焊补法修补钢管表面缺陷。 钢管打磨后还应按 9.2 的规定进行渗透检测，以确保缺陷被完全清除。 13 水压试验 每根钢管均应进行水压试验。水压试验压力按公式(2)计算。 P= 式中： 2 RS ………………………………(3) D−S P—试验压力，MPa； S—钢管公称壁厚，mm； D—钢管公称外径，mm； R—允许应力： ——对P280GH 钢管和其他牌号的2级钢管，为表2中规定的抗拉强度Rm下限的40%，MPa。 ——对3级20钢管，为表2中规定的规定非比例延伸强度Rp0.2下限的90%，MPa。 钢管的最大试验压力为： ——对P280GH钢管和其他牌号的2级钢管，为50MPa； ——对3级20钢管，为： 1) D≤88.9mm，为32MPa； 2) 88.9mm＜D≤355.6mm，为24MPa； 3) D＞355.6mm，为21MPa。 在试验压力下，保压时间应足够检查需要，2级钢管、 P280GH钢管和公称直径 D>406.4mm的 3级 公称直径D≤406.4mm的3级钢管保压时间为不小于6s。 钢管不得出现 钢管应保证施压时间不小于15s， 漏水或渗漏，也不得出现残余变形。 14 尺寸、外形、重量及允许偏差 14.1 钢管的尺寸、外形及重量 钢管的尺寸、 外形及重量应符合 ANSI/ASME B36.10M 的规定， 如果合同要求， 也可按 GB/T 17395 的规定。 14.2 允许偏差 14.2.1 钢管外径允许偏差 10 Q/CNPE.J104.4-2009 钢管外径允许偏差见表 7。 表7 公称外径 D，mm 热加工钢管 公差 公称外径(D≤88.9mm) 冷加工钢管 公差 a 钢管的外径允许偏差 D≤63.5 ±0.50mm D a a 对公称外径 D>88.9mm 的冷加工钢管，外径允许偏差应供需双方协商。 经供需双方协商，钢管的外径允许偏差也可按订货合同的规定。 14.2.2 钢管壁厚允许偏差 热加工钢管的壁厚允许偏差为±12.5%S 或±0.4mm 中的较大值； 冷加工钢管的壁厚允许偏差为±10%S。 另外，在没有修整过的任何一个横截面上，厚度的变化不得超过表 8 的要求。 表8 公称壁厚 S，mm 热加工管 冷加工管 横截面上厚度偏差 25＜S≤40 6mm － S>40 0.15S － S≤25 0.20S 0.15S 14.2.3 不圆度和偏心度公差 钢管截面应呈圆形。不圆度不应导致外径超过公差(见 14.2.1)，用修磨或机加工去除缺陷后，局部 外径可小于允许的最小直径，但壁厚应保证在 14.2.2 允许的范围之内。 14.2.4 钢管长度和全长允许偏差 钢管交货长度为 3.5m~8m。其中，公称壁厚小于或等于 20mm 的钢管，85%的供货长度应等于或大 于 5m。当买方有要求时，可用精确长度交货。 钢管以精确长度交货时，允许偏差应符合表 9 的规定。 表9 交货长度 公称外径 D D＜88.9mm D≥88.9mm L≤7500 ＋5 0 ＋10 0 钢管长度允许偏差 钢管交货长度L，mm L＞7500 ＋5+0.1%(L-7500) 0 ＋10+0.1%(L-7500) 0 经供需双方协商，也可以供应其它长度的钢管。 11 Q/CNPE.J104.4-2009 14.2.5 钢管的弯曲度 14.2.5.1 每米弯曲度 每米弯曲度应不超过 3mm。 14.2.5.2 全长弯曲度 钢管的全长弯曲度应不超过表 10 的规定。 表10 全长弯曲度 公称外径 D 长度 L，mm L＜4000 全长弯曲度，mm 0.2%L 8 8+0.1%(L-6000) 2+0.1%L 10 0.1%L D＜168.3mm 4000≤L＜6000 L≥6000 L＜8000 D≥168.3mm 8000≤L＜10000 L≥10000 14.2.6 钢管的交货重量 钢管按实际重量交货，交货钢管的实际重量与理论重量的允许偏差为： ——热加工钢管为 ±7.5%； ——冷加工钢管为±6%。 经供需双方协商，钢管的交货重量也可按订货合同的规定。 15 试料保管 力学性能和工艺性能试验的剩余试料和试验后的试样应由供货商保管， 从钢管验收之日起至少保留 12 个月。 16 包装、标志 16.1 包装 钢管的包装、应满足 GB/T 2102 的要求，钢管两端应加塑料保护套。对公称外径大于 60.3mm 的钢 管应逐根包装，公称外径不大于 60.3mm 的钢管可进行捆扎包装。 16.2 标志 每根钢管的两端和中间应清晰地标上钢的牌号、规格、炉批号、供方印记或注册商标。钢管的标志 和标记方法应符合订货合同中的规定。 12 Q/CNPE.J104.4-2009 17 提交的文件 供货商在交货时至少应提交下列文件： a) 化学成分的分析报告； b) 热处理(包括重新热处理)记录； c) 力学性能和工艺性能试验(包括复验)报告； d) 无损检测报告； e) 水压试验报告； f) 尺寸、外形和重量检查报告。 这些报告应包括： a) 制造厂名； b) 订货合同号； c) 钢号、炉批号、钢管数量； d) 检验机构名称； e) 试验和重新试验的结果和规定值。 13

用于制造船舶I级耐压管系、Ⅱ级耐压管系、锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管就是船舶用碳钢无缝钢管（GB5213-85）。 船舶用无缝钢管规格：8-1240×1-200mm 　　 船舶用无缝钢管标准： 中国船级社材料与焊接规范——中国船级社（CCS） 挪威船级社（DNV）规范——挪威船级社（DNV） 英国劳氏船级社（LR）规范——英国劳氏船级社（LR） 德国劳埃德船级社（GL）规范——德国劳埃德船级社（GL） 美国船级社（ABS）规范——美国船级社（ABS） 法国船级社（BV）规范——法国船级社（BV） 意大利船级社（RINA）规范——意大利船级社（RINA） 日本船级社（NK）规范——日本船级社（NK） GB/T5312——中国国家标准 船舶用碳钢无缝钢管用途：用于船用锅炉与过热器和Ⅰ、Ⅱ级压力管系用无缝钢管的制造。 主要生产钢管牌号：320、360、410、460、490等 尺寸公差: 钢管种类 外径（D） 钢管壁厚（S） 冷拔管 钢管外径(mm) 允许偏差(mm) 钢管壁厚(mm) 允许偏差(mm) ＞30～50 ±0.3 ≤30 ±10％ ＞50～219 ±0.8％ 热轧管 ＞219 ±1.0％ ＞20 ±10％ 船舶用碳钢无缝钢管的标准：船舶用碳钢无缝钢管（GB5213-85）是制造船舶I级耐压管系、 Ⅱ级耐压管系。 船舶用碳钢无缝钢管锅炉及过热器用的碳素钢无缝钢管。碳素钢无缝钢管管壁工作温度不超过450℃，合金钢无缝钢管管壁工作温度超过450℃。

中碳钢 什么叫中碳钢与什么是中碳钢　　medium carbon steel　　碳量0.25％～0.60％的碳素钢。有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。除碳外还可含有少量锰(0.70％～1.20％)。按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538)，σb为600～1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。　　中碳钢的焊接　　中碳钢含碳量比低碳钢高，强度较高，焊接性较差。常用的有35、45、55号钢。中碳钢焊条电弧焊及其铸件焊补的主要特点如下：　　(1)热影响区容易产生淬硬组织。含碳量越高，板厚越大，这种倾向也越大。如果焊接材料和工艺规范选用不当，容易产生冷裂纹。　　(2)由于基本金属含碳量较高，所以焊缝的含碳量也较高，容易产生热裂纹。　　(3)由于含碳量的增高，所以对气孔的敏感性增加。因此对焊接材料的脱氧性，基本金属的除油除锈，焊接材料的烘干等，要求更加严格。 1、特性：高强度中碳调质钢，具有一定的塑性、韧性和强度，切削性良好，调质处理后有很好的综合力学性能，淬透性较差，容易产生裂纹，焊接性能不高，焊接之前需要很好预热，焊后需要热处理。 2、应用举例： 制造较高强度的运动零件，如空气压缩机、泵的活塞，蒸汽透平机的叶轮，重型机械的轴、蜗杆、齿轮等等，表面耐磨的零件，曲轴、机床主轴、滚筒、钳工工具等等。1.什么是金属？金属是元素周期表中所列100多种元素（包括人造元素）中80多种元素的总称。这些元素具有以下的共性：（1）在常温下除以外金属都是固体，而且是晶体。（2）具有特殊的金属光泽和不同颜色，如金是金黄色，银是银白色，铁是铁灰色等。（3）具有良好的导电性和导热性。（4）具有较好的延展性，因而可以轧、锻、拉和拔等冷热加工成棒、板、管、丝和箔等型材。2.什么是合金？合金是由两种或两种以上元素（其中最少有一种是金属元素）所组成的具有金属特性的物质。由两种元素组成的合金称为二元合金，由三种元素组成的合金称为三元合金，由三种以上元素组成的合金称为多元合金。合金的机械、物理和化学性能往往优于纯金属，因此在工业上得到了广泛的应用。3.什么是黑色金属？在工业上金属按其颜色分为黑色金属及有色金属两大类。黑色金属通常是指铁（有时也包括锰和铬）及铁基合金。铁在地壳中储量丰富，可供人类长期大量开采，适于大规模生产，经过不同的加工处理后，可获得适应各种用途所要求的性能，故在所有金属中价格最便宜，应用最广泛。4.什么是有色金属？有色金属通常指除去铁（有时也除去锰和铬）和铁基合金以外的所有金属。有色金属可分为四类：（1）重金属：一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等；（2）轻金属：密度小（0.53～4.5g/cm3），化学性质活泼，如铝、镁等.（3）贵金属：地壳中含量少，提取困难，价格较高，密度大，化学性质稳定，如金、银、铂等；（4）稀有金属：如钨、钼、锗、锂、镧、铀等。由于稀有金属在现代工业中具有重要意义，有时也将它们从有色金属中划分出来，单独成为一类。而与黑色金属、有色金属并列，成为金属的三大类别。5.什么是稀有金属？在地壳中含量极少，分布较散，提炼较困难的金属，称为稀有金属。稀有金属及其合金是原子能、航空航天工业、半导体、特种钢和耐热合金等生产所必需的原材料。稀有金属按其物理和化学性能及在矿床中的共生情况，可分为五类：（1）高熔点稀有金属：熔点较高，如钨、铝等；（2）稀散金属：大部分赋存于其他元素的矿物中，如镓、铟、锗等；（3）稀有轻金属：密度较小，如铍、锂等；（4）稀土金属：它们的化学性质非常相似，在矿物中相互伴生，如镧、钇等。（5）放射性稀有金属：包括天然放射性元素，如铀、钍、镭等和人造超铀元素，如镎、钚等。6.什么是生铁？什么叫中碳钢与什么是中碳钢生铁是铁与碳的合金，通常将含碳量在2.0％以上的铁碳合金称为生铁。生铁除碳以外，还含有硅、锰以及少量的硫和磷。生铁含碳量一般为2.0％～4.5％，故生铁有很高的强度和硬度，但韧性和延展性很差，性脆，焊接性也差，不能锻压成型，可切削加工；生铁铸造性能好，可铸造成型。生铁在工业上应用较为广泛。生铁按照其用途可分为三类：即炼钢生铁（含硅较低）、铸造生铁（含硅较高）和特殊生铁。

工作原理:磨粒磨损是各种磨损中最严重的磨损形式,其实质是由于硬质磨粒对金属表面进行切削或凿削作用的结果。磨粒刺入金属表面产生塑性变形和磨痕直至将金属表面磨蚀。我公司研制的。它从根本上解决了电站、矿山等行业中碎煤、磨煤、给粉等设备在运转过程中出现的漏煤、漏油、漏风、漏灰等事故。 特点：高强度稀土耐磨钢具有以下特点：1、 该材料流动性能好,故适合于铸造较复杂的工件。2、 该材料经退火后具有良好的机械加工性能，淬火，回火后变形量小。3、 该材料使用寿命是国内原有材料的3—5倍。4、 硬度HRC≥42，并具有良好的工艺可焊性。 使用范围：      该材料广泛应用于锅炉系统中输煤、制粉、输粉等耐磨配件，如：MPS（RP、HP）等中速磨煤辊套、衬瓦、落煤管、锥斗、弯头、直管、灰渣、浆泵配件、衬板等各种耐磨件。

紫铜钢管是紫铜的一个种类，包括c1100紫铜钢管、T2进口紫铜钢管、T1紫铜钢管等，随着中国经济的发展，中国紫铜 行业 也是众多紫铜厂商关注的焦点之一。紫铜就是铜单质，因其颜色为紫红色而得名。紫铜就是工业纯铜，其熔点为1083℃，无同素异构转变，相对密度为8.9，为镁的五倍。比普通钢还重约15%。其具有玫瑰红色，表面形成氧化膜后呈紫色，故一般称为紫铜。它是含有一定氧的铜，因而又称含氧铜。1.紫铜钢管的性质紫铜，因呈紫红色而得名。它不一定是纯铜，有时还加入少量脱氧元素或其他元素,以改善材质和性能，因此也归入铜合金。中国紫铜加工材成分可分为：普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜（TU1、TU2和高纯、真空无氧铜）、脱氧铜（TUP、TUMn）、添加少量合金元素的特种铜（砷铜、碲铜、银铜）四类。紫铜的电导率和热导率仅次于银，广泛用于制作导电、导热器材。紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸（盐酸、稀硫酸）、碱、盐溶液及多种有机酸（醋酸、柠檬酸）中，有良好的耐蚀性，用于化学工业。另外，紫铜有良好的焊接性，可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。20世纪70年代，紫铜的 产量 超过了其他各类铜合金的总 产量 。紫铜中的微量杂质对铜的导电、导热性能有严重影响。其中钛、磷、铁、硅等显著降低电导率,而镉、锌等则影响很小。氧、硫、硒、碲等在铜中的固溶度很小,可与铜生成脆性化合物,对导电性影响不大，但能降低加工塑性。普通紫铜在含氢或一氧化碳的还原性气氛中加热时，氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu2O)作用，产生高压水蒸气或二氧化碳气体，可使铜破裂。这种现象常称为铜的“氢病”。氧对铜的焊接性有害。铋或铅与铜生成低熔点共晶，使铜产生热脆；而脆性的铋呈薄膜状分布在晶界时，又使铜产生冷脆。磷能显著降低铜的导电性,但可提高铜液的流动性,改善焊接性。适量的铅、碲、硫等能改善可切削性。紫铜退火板材的室温抗拉强度为22～25公斤力／毫米2,伸长率为45～50％，布氏硬度（HB）为35～45。具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类。纯净的铜是紫红色的 金属 ，俗称“紫铜”、“红铜”或“赤铜”。 紫铜富有延展性。象一滴水那么大小的纯铜，可拉成长达两公里的细丝，或压延成比床还大的几乎透明的箔。紫铜最可贵的性质是导电性能非常好，在所有的 金属 中仅次于银。但铜比银便宜得多，因此成了电气工业的“主角”。2.紫铜钢管的用途紫铜的用途比纯铁广泛得多，每年有50%的铜被电解提纯为纯铜，用于电气工业。这里所说的紫铜，确实要非常纯，含铜达99.95%以上才行。极少量的杂质，特别是磷、砷、铝等，会大大降低铜的导电率。铜中含氧(炼铜时容易混入少量氧)对导电率影响很大，用于电气工业的铜一般都必须是无氧。铜管质地坚硬，不易腐蚀，且耐高温、耐高压，可在多种环境中使用。与此相比，许多其他管材的缺点显而易见，比如过去住宅中多用的镀锌钢管，极易锈蚀，使用时间不长就会出现自来水发黄、水流变小等问题。还有些材料在高温下的强度会迅速降低，用于热水管时会产生不安全隐患，而铜的熔点高达摄氏1083度，热水系统的温度对铜管微不足道。想要了解更多关于紫铜钢管的信息，请继续浏览上海 有色 网。 

钢管镀锌是提高钢管耐锈蚀性能、装饰美观的一种工艺手法。目前，最常用的钢管镀锌方法是热镀锌。无缝钢管的制造工艺可以分为：热轧（挤压）、冷轧（拔）、热扩钢管这基本的几类。焊管按照制造工艺可以分为：直缝焊接钢管，埋弧焊接钢管、板卷对接焊钢管，焊管热扩钢管。按照钢管的形状可以分为方形管、矩形管、八角形，六角形、D形，五角形等异形钢管。 复杂断面钢管，双凹型钢管，五瓣梅花形钢管，圆锥形钢管，波纹形钢管，瓜子形钢管，双凸形钢管等。按用途分类--管道用钢管、热工设备用钢管、机械工业用钢管、石油、地质钻探用钢管、容器钢管、化学工业用钢管、特殊用途钢管、其他。钢管生产技术的发展开始于自行车制造业的兴起。钢管不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，它还是一种经济钢材。用钢管制造建筑结构网架、支柱和机械支架，可以减轻重量，节省 金属 20～40％，而且可实现工厂化机械化施工。钢管对国民经济发展和人类生活品质的提高关系甚大，远胜于其他钢材。从人们的日常用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造、地下资源的开发、国防和航天所用枪炮、子弹、导弹、火箭等都离不开钢管。钢管镀锌能有效地延长钢管的腐蚀时间，使得钢管的利用价值得到提升，目前钢材 市场 的镀锌钢管的 价格 也在小幅度的上涨。 

涂敷钢管是在大口径螺旋焊管和高频焊管基础上涂敷塑料而成，最大管口直径达1200mm，涂敷钢管可根据不同的需要涂敷聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、环氧树脂（EPOZY）等各种不同性能的塑料涂层，附着力好，抗腐蚀性强，可耐强酸、强碱及其它化学腐蚀，无毒、不锈蚀、耐磨、耐冲击、耐渗透性强，管道表面光滑，不粘附任何物质，能降低输送时的阻力，提高流量及输送效率，减少输送压力损失。涂层中无溶剂，无可渗出物质，因而不会污染所输送的介质，从而保证流体的纯洁度和卫生性，在-40℃到+80℃范围可冷热循环交替使用涂敷钢管，不老化、不龟裂，因而可以在寒冷地带等苛刻的环境下使用。大口径涂敷钢管广泛应用于自来水、天然气、石油、化工、医药、钢管、通讯、电力、海洋等工程领域。

热轧特点是：　　(1)热轧能显著降低能耗，降低成本。热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的能量消耗。　　(2)热轧能改善金属及合金的加工工艺性能，即将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为变形组织，提高合金的加工性能。　　(3)热轧通常采用大铸锭，大压下量轧制，不仅提高了生产效率，而且为提高轧制速度、实现轧制过程的连续化和自动化创造了条件。　　(4)热轧不能非常精确地控制产品所需的力学性能，热轧制品的组织和性能不能够均匀。其强度指标低于冷作硬化制品，而高于完全退火制品；塑性指标高于冷作硬化制品，而低于完全退火制品。　　(5)热轧产品厚度尺寸较难控制，控制精度相对较差；热轧制品的表面较冷轧制品粗糙Ra值一般在0.5～1.5μm。因此，热轧产品一般多作为冷轧加工的坯料。

中国输气管道建设的高峰期。石油和天然气作为一种主要能源在国家的经济建设中发挥着越来越重要的作用。随着石油天然气需求量的不断增加 ,管道的输送压力不断增加 ,管线钢管向着大口径、厚壁和高强度方向发展已成趋势。“西气东输”和“陕京二线”天然气输送管线工程就标志着我国采用大口径、厚壁、高压输送管的新起点。为了实现西气东输工程用大口径直缝埋弧焊钢管的国产化 ,巨龙钢管有限公司建成了国内第一条JCOE大口径直缝埋弧焊管生产线 ,直缝钢管是焊缝与钢管纵向平行的钢管。通常分为公制电焊钢管、电焊薄壁管、变压器冷却油管等等。　　生产工艺　　直缝高频焊接钢管具有工艺相对简单，快速连续生产的特点，在民用建筑、石化、轻工等部门有广泛用途。多用于输送低压流体或做成各种工程构件及轻工产品。 　　1.直缝高频焊接钢管的生产工艺流程 　　直缝焊接钢管是通过高频焊接机组将一定的规格的长条形钢带卷成圆管状并将直缝焊接而成钢管。钢管的形状可以是圆形的，也可以是方形或异形的，它取决于焊后的定径轧制。焊接钢管的材料主要是：低碳钢及σs≤300N/mm2、σs≤500N/mm2的低合金钢或其他钢材。直缝钢管高频焊接的生产工艺流程如下： 　　2.高频焊接 　　高频焊接是根据电磁感应原理和交流电荷在导体中的趋肤效应、邻近效应和涡流热效应，使焊缝边缘的钢材局部加热到熔融状态，经滚轮的挤压，使对接焊缝实现晶间接合，从而达到焊缝焊接之目的。高频焊是一种感应焊（或压力接触焊），它无需焊缝填充料，无焊接飞溅，焊接热影响区窄，焊接成型美观，焊接机械性能良好等优点，因此在钢管的生产中受到广泛的应用。 　　钢管的高频焊接正是利用交流电的趋肤效应和邻近效应，钢材（带钢）经滚压成型后，形成一个截面断开的圆形管坯，在管坯内靠近感应线圈中心附近旋转一个或一组阻抗器（磁棒），阻抗器与管坯开口处形成一个电磁感应回路，在趋肤效应和邻近效应的作用下，管坯开口处边缘产生强大而集中的热效应，使焊缝边缘迅速加热到焊接所需温度经压辊挤压后，熔融状态的金属实现晶间接合，冷却后形成一条牢固的对接焊缝。 　　3.高频焊管机组 　　直缝钢管的高频焊接过程是在高频焊管机组中完成的。高频焊管机组通常由滚压成型、高频焊接、挤压、冷却、定径、飞锯切断等部件组成，机组的前端配有储料活套，机组的后端配有钢管翻转机架；电气部分主要有高频发生器、直流励磁发电机和仪表自动控制装置等组成。现以φ165mm高频焊管机组为例，其主要技术参数如下： 　　3.1 焊管成品　　圆管外径： φ111~165mm　　方管： 50×50~125×125mm　　矩形管： 90×50~160×60~180×80mm　　成品管壁厚：2~6mm 　　3.2 成型速度： 20~70米/分钟 　　3.3 高频感应器：　　热功率： 600KW　　输出频率： 200~250KHz　　电源： 三相380V 50Hz　　冷却： 水冷　　激励电压： 750~1500V 　　4.高频激励电路 　　高频激励电路（又称高频振荡电路），是由安装在高频发生器内的大型电子管和振荡槽路组成，它是利用电子管的放大作用，在电子管接通灯丝和阳极时，把阳极输出信号正反馈到栅极，形成自激振荡回路。激励频率的大小取决于振荡槽路的电气参数（电压、电流、电容和电感）。 　　5.直缝钢管高频焊接工艺 　　5.1 焊缝间隙的控制 　　将带钢送入焊管机组，经多道轧辊滚压，带钢逐渐卷起，形成有开口间隙的圆形管坯，调整挤压辊的压下量，使焊缝间隙控制在1~3mm，并使焊口两端齐平。如间隙过大，则造成邻近效应减少，涡流热量不足，焊缝晶间接合不良而产生未熔合或开裂。如间隙过小则造成邻近效应增大，焊接热量过大，造成焊缝烧损；或者焊缝经挤压、滚压后形成深坑，影响焊缝表面质量。 　　5.2 焊接温度控制 　　焊接温度主要受高频涡流热功率的影响，根据公式（2）可知，高频涡流热功率主要受电流频率的影响，涡流热功率与电流激励频率的平方成正比；而电流激励频率又受激励电压、电流和电容、电感的影响。激励频率公式为： 　　f=1/[2π(CL)1/2]...(1)　　式中：f-激励频率(Hz)；C-激励回路中的电容(F)，电容=电量/电压；L-激励回路中的电感，电感=磁通量/电流 　　上式可知，激励频率与激励回路中的电容、电感平方根成反比、或者与电压、电流的平方根成正比，只要改变回路中的电容、电感或电压、电流即可改变激励频率的大小，从而达到控制焊接温度的目的。对于低碳钢，焊接温度控制在1250~1460℃，可满足管壁厚3~5mm焊透要求。另外，焊接温度亦可通过调节焊接速度来实现。 　　当输入热量不足时，被加热的焊缝边缘达不到焊接温度，金属组织仍然保持固态，形成未熔合或未焊透；当输入热时不足时，被加热的焊缝边缘超过焊接温度，产生过烧或熔滴，使焊缝形成熔洞。 　　5.3 挤压力的控制 　　管坯的两个边缘加热到焊接温度后，在挤压辊的挤压下，形成共同的金属晶粒互相渗透、结晶，最终形成牢固的焊缝。若挤压力过小，形成共同晶体的数量就小，焊缝金属强度下降，受力后会产生开裂；如果挤压力过大，将会使熔融状态的金属被挤出焊缝，不但降低了焊缝强度，而且会产生大量的内外毛刺，甚至造成焊接搭缝等缺陷。 　　5.4 高频感应圈位置的调控 　　高频感应圈应尽量接近挤压辊位置。若感应圈距挤压辊较远时，有效加热时间较长，热影响区较宽，焊缝强度下降；反之，焊缝边缘加热不足，挤压后成型不良。 　　5.5 阻抗器是一个或一组焊管专用磁棒，阻抗器的截面积通常应不小于钢管内径截面积的70%，其作用是使感应圈、管坯焊缝边缘与磁棒形成一个电磁感应回路，产生邻近效应，涡流热量集中在管坯焊缝边缘附近，使管坯边缘加热到焊接温度。阻抗器用一根钢丝拖动在管坯内，其中心位置应相对固定在接近挤压辊中心位置。开机时，由于管坯快速运动，阻抗器受管坯内壁的磨擦而损耗较大，需要经常更换。 　　5.6 焊缝经焊接和挤压后会产生焊疤，需要清除。清除方法是在机架上固定刀具，靠焊管的快速运动，将焊疤刮平。焊管内部的毛刺一般不清除。 　　5.7 工艺举例　　现以焊制φ32×2mm 直缝焊管为例，简述其工艺参数：　　带钢规格：2×98mm 带宽按中径展开加少量成型余量　　钢材材质：Q235A　　输入 励磁电压：150V 励磁电流：1.5A 频率：50Hz　　输出 直流电压：11.5kV 直流电流：4A 频率：120000Hz　　焊接速度：50米/分钟　　参数调节：根据焊接线能量的变化及时调节输出电压和焊接速度。参数固定后一般不用调整。 　　6.高频焊管的技术要求与质量检验 　　根据GB3092《低压流体输送用焊接钢管》标准的规定，焊管的公称直径为6~150mm，公称壁厚为2.0~6.0mm，焊管的长度通常为4~10米，可按定尺或倍尺长度出厂。钢管表面质量应光滑，不允许有折叠、裂缝、分层、搭焊等缺陷存在。钢管表面允许有不超过壁厚负偏差的划道、刮伤、焊缝错位、烧伤和结疤等轻微缺陷存在。允许焊缝处壁厚增厚和内缝焊筋存在。 　　焊接钢管应做机械性能试验和压扁试验以及扩口试验，并要达到标准规定的要求。钢管应能承受一定的内压力，必要时进行2.5Mpa压力试验，保持一分钟无渗漏。允许用涡流探伤的方法代替水压试验。涡流探伤按GB7735《钢管涡流探伤检验方法》标准执行。涡流探伤方法是将探头固定在机架上，探伤与焊缝保持3~5mm距离，靠钢管的快速运动对焊缝进行全面的扫查，探伤信号经涡流探伤仪的自动处理和自动分选，达到探伤的目的。 　　探伤后的焊管用飞锯按规定长度切断，经翻转架下线。钢管两端应平头倒角，打印标记，成品管用六角形捆扎包装后出厂。

在水电站压力钢管的焊接一直采用传统、简单而繁重的焊条电弧焊技术，只有少量的制作场纵缝采用埋弧自动焊技术，压力钢管的全位置自动化焊接技术尚属空白。随着水电建设的高速发展和机组参数的不断增大，大直径厚壁压力钢管的焊接必须采用先进的全位置自动化焊接技术才能适应施工生产的需要。 　　压力钢管全位置自动焊不仅要实现焊接小车沿焊缝的自动行走，焊丝的自动输送、凋整，摆动及对中等机电控制过程，而且要解决焊丝的熔滴过渡形式，保证全位置焊接的焊缝成型质量，特别是对各种位置的焊接规范自动调整等一系列自动控制技术；而更重要的是现场拼装的焊缝对装质量差、施工环境恶劣，较难满足自动化焊接施工的要求。目前，压力钢管全位置自动化焊接技术在大直径厚壁压力钢管焊接中全面应用尚有一定难度，其主要原因是： 　　(1)大直径厚壁压力钢管的安装环缝组装难以达到均匀一致的高精度，这就要求全位置自动焊设备能根据坡口尺寸及偏差自动凋整有关工艺参数，以降低或消除不均匀参数对焊接质量的影响； 　　(2)焊缝空间位置不断变化，要求焊接系统能根据焊炬所在位置自动及时调整焊接工艺参数，实现各处焊接成型基本一致； 　　(3)要实现坡口尺寸、焊接熔地形状，焊接规范参数实寸调节三者匹配，保证焊缝质量，其自动控制技术难度较大。 　　因此，如何选择造价低、适应性强、操作简单、焊接效率高的全位置自动化焊接设备是解决上述问题的唯一途径。针对水电站压力钢管的焊接特点，我们开发研制了一套独具特色的全位置自动焊机，并在湖北省兴山县古洞口水电站压力钢管及三峡二期工程左厂11#14#压力钢管纵缝的焊接施工中获得了成功应用。 1 全位置自动焊机的主要研制内容及其实施方案 　　全位置自动焊机研制主要包括机械和电气控制两大部分内容。 1.1 机械设计与制造 　　整机机械设计包括爬行轨道、爬行小车，焊炬摆动机构及摆幅自适应坡口宽度传感器结构设计。 1.1.1 爬行轨道 　　爬行道轨由不锈钢薄板、分体式齿块组成的齿条和固定道轨于工件表面的水磁铁块组成。爬行小车和焊炬摆动的控制拖车分别借助左右共四对滚动轴承对夹持道轨边缘，从而使两者可以沿道轨平稳灵活地移动，借助爬行小车内的行车电机输出轴上的小齿轮与道轨上的齿条啮合并通过两侧联杆使爬行小车与焊炬摆动控制拖车联成一体，使两者可以在道轨上可靠、平稳地运行，实行全位置爬行的功能。 1.1.2 爬行小车 　　爬行小车分主动驱动的行走小车和被动行走的焊炬摆动控制拖车两部分。它们分别在底板下方两侧各有两对互成60°的轴承轮夹紧轨道边缘，运动灵活可靠。夹持轨道的两侧轴承轮中的其中一侧可以通过螺杆和滑块作横向移动以实现小车在轨道上夹持与拆卸，使小车在轨道上装卸十分方便。 1.1.3 焊炬摆动机构 　　焊炬摆动机构是实现焊接电弧横向运动的机构。本系统采用一空心薄壁不锈钢方管。其上固定有条状不锈钢板和齿条作摆杆，摆杆端部安装有焊炬夹紧和传感器固定及调节机构。依靠摆杆上条状不锈钢板两侧有倒角的边缘与安装于立板上的四只轴承外套的V型滚轮相啮合，组成了摆动十分灵活、轻巧、刚度好、间隙小、工作稳定可靠、拆卸十分方便的摆动机构。 1.1.4 摆幅自适应坡口宽度和焊接自动跟踪两用传感器 　　摆幅和跟踪两用传感器是为了适应在水电站现场施工条件下，大直径厚壁压力钢管的环缝坡口装配很难做到间隙均匀，而且全位置自动化焊接时轨道的铺设也很难与焊缝完全平行而设计的。本机传感器采用探针机械接触坡口侧壁获取信号，这是一种工作可靠、抗干扰能力最强的获取信号方式，然后通过传感器内部的摆杆系统产生光电信号，经逻辑电路分辨控制焊炬摆动电机转向和停留，实现了焊炬摆幅自适应坡口宽度的功能。 1.2 电气控制系统研制 　　焊机电气控制系统设计功能的完善、工作稳定可靠、抗干扰性好对于确保焊机工作质量十分重要。本焊机充分考虑了全位置自动化焊机所必须的基本功能和参考国内外同样先进焊机的功能，开发了具有自身特点的摆幅自适应坡口宽度和自动跟踪焊接控制功能。本机具备的主要控制功能如下： 　　1)焊炬摆幅自动与手动选择； 　　2)焊炬摆幅设定与自适应选择； 　　3)焊炬摆动两侧停留时间调节； 　　4)焊炬摆速调节； 　　5)焊接电弧运动轨迹选择； 　　6)焊接方向选择； 　　7)焊接速度凋节； 　　8)设定摆幅工作方式下始摆方向选择； 　　9)设定摆幅工作方式下电弧纠偏调节； 　 10)焊接行车小车近控与遥控。 　　其电气控制原理如下图所示： 2 整机主要技术参数： 小车电源： 　　　220V 50HZ 小车爬行速度 　　0～450mm/min 焊炬摆动幅度 　　0～±40mm 焊炬摆动速度 　　250～3000mm/min 焊炬摆动方式 　　1)直线形；2)锯齿形；3)梯形；4)矩形 焊炬两侧停留时间　 0～5sec 自动跟踪精度 　　±0.5sec 焊炬调整自由度 　6个 焊接钢管曲率半径 ≥1500mm 焊机重量　　　　 18.5 kg 　　本焊机适应的焊接方法不受限制，可以根据需要采用CQ2气体保护焊、药芯焊丝气保焊、药芯焊丝自保焊、MAG焊、MIG焊、TIG焊等方法，只需配以相应特性的焊接电源和焊炬。 3 工程应用与效果 3.1 应用工程简介 　　古洞口水电站位于湖北省兴山县古夫河下游，电站总装机容量为4.5万kW，多年平均发电量为1.24亿kwh，其压力钢管直径为5m，壁厚为16～40mm不等，全长600余m。全部采用国产16Mn低合金结构钢制造。 　　三峡工程是举世瞩目的水电工程，其装机总容量为1 820万kW，年发电量达847亿kwh，其压力钢管直径为12.4m，壁厚为26～541mm，单管长度122.5m，采用国产16MnR低合金结构钢和进口600MPa级低碳调质高强钢板制造。 3.2 全位置自动焊工艺 　　全位置自动焊工艺参数见表1。 表1 全位置自动焊工艺参数表 3.3 应用效果 　　(1)全位置自动焊与传统焊条电弧焊的各项性能效果对比如表2： 表2 全位置自动焊应用效果对比表 　　(2)通过对古洞口压力钢管和三峡二期工程左厂11#～14＃压力钢管的焊接应用，纵缝超声波探伤的一次合格率为99.5％，环缝超声波探伤的一次合格率达98.1%，焊缝外观质量优良率达到了100％，这是传统的焊条电弧焊所无法比拟的。 　　(3)该焊接小车采用柔性轨道，机头行走摆动、焊缝两侧停留均能做到无级调速、自动送丝，稳定可靠，达到了全位置自动化焊接的基本要求。 　　(4)由于实现了机械化和自动化的焊接新技术，不仅减轻了焊工的劳动强度，而且大大提高了焊缝无损探伤的一次合格率，在焊接质量上大大减少了人为因素的影响。 　　(5)采用连续送丝和大电流密度焊接，与焊条电弧焊相比可提高工效1倍以上。 　　(6)与焊条电弧焊相比，该自动焊工艺具有较深的熔深，可采用较小坡口角度，同时可以大大降低焊接热影响区的宽度和焊接残余变形。 4 结束语 　　全位置自动焊机在吸取了国外同类焊机成功经验的基础上针对水电站压力钢管现场施工特点，创造性的开发；厂焊炬摆幅自适应坡口宽度和自动跟踪等重要功能，焊机整体设计合理，工作稳定可靠、外形美观、机构紧凑轻便，具有很高的推广应用价值。 　　全位置自动化焊接技术在古洞口压力钢管纵环缝及三峡二期工程左厂11#～14#压力钢管纵缝焊接施工中的成功应用，只是自动化焊接技术在水电站焊接施工中应用的一个开端，该设备与技术在三峡工程压力钢管环缝焊接中应用将是我们下一步追求的目标。全位置自动焊在水电站压力钢管及蜗壳上的应用也是焊接施工技术发展的必然结果