高压螺旋埋弧焊钢管残余应力检测控制技术指引.doc

高压螺旋埋弧焊钢管残余应力检测控制技术指引1. 目的残余应力的存在，对于燃气管道的承载能力和安全可靠性有着不可忽略的影响，为有效控制高压螺旋埋弧焊（英文缩写为 SSAW）钢管的残余应力，特编制本检测控制技术指引，供合资公司参考2. 适用范围本技术指引适于合资公司选用螺旋埋弧焊钢管（SSAW）作为城市燃气高压（1.6MPa≤P ≤4.0MPa）管道的工程参考文件（1） 中国石油天然气集团公司管材研究所研究成果《油气输送用螺旋埋弧焊管的残余应力研究》 ；（2） 城市燃气设计规范 GB50028-20063. 残余应力测试法--切环法 属机械切割应力释放法之一，通常作为生产现场监控残余应力的方法，其基本原理是：通过沿焊管轴将管段切开，切口两边会发生位置变化，将钢管内所储存的残余应力释放出来，测量沿切线双侧两个边在轴向的位移△z，沿周向张开位移△L，所在圆周的半径位移△r，经一定程序可以推算出原钢管的残余应力图一 切割前的切环法轴向切割后的焊管外观示意图LzR 图二 切环法轴向切割后的焊管外观示意图4．切环法之残余应力控制条件4．1 控制准则公式在管道空载或无流体流动造成压力的情况下，管道壁中的应力只取决于管道制造过程中形成的残余应力，以局部最大剪应力的极大值 τ m作为焊管残余应力的控制参量，τ m的计算公式如下：τ m= 23.14222 DzEhrhLDEE-- 弹性摸量，一般取 2.0×105MPah-- 壁厚，mmD-- 钢管外径，mm△r-- 管段径向错位，mm△z-- 管段轴向错位，mm△L-- 管段周向张开量，mmσ s-- 管材屈服强度,MPa4．2 控制判据△L△Z△r合资公司在招标文件及订货技术文件中必须明确以下控制判据，即列明对高压管道残余应力检测控制技术要求。

在高压螺旋埋弧焊钢管的生产过程中，必须对其残余应力进行有效地控制，控制判据标准如下：（1）τ m小于钢管材料屈服强度 σ s 的 1/10 时，符合标准，允许继续生产；（2）τ m在钢管材料的屈服强度 σ s的 1/6 和 1/10 之间时，允许钢厂进行残余应力调整，以 1/10 为控制目标，并重新取样检测；（3）τ m为钢管材料屈服强度 σ s 的 1/6 是最低的控制标准，τ m超过钢管材料屈服强度 σ s 的 1/6 时，螺旋埋弧焊钢管残余应力控制判定为不合格，需停止生产5．检验程序5.1 检验要求 对同一熔炼炉次、同一工艺生产的同一规格螺旋埋弧焊钢管不多于 50 根为一批，每批进行一次切环法残余应力测试试验； 在钢管焊接成型后水压试验前进行残余应力测试试验； 每批及重新调型后均应进行一次的检测，符合要求后方能继续生产；5.2 试验方法（1）首先选取合适的取样管段长度，一般分别选取 100mm、200mm 和 300mm管段进行对比测试，同时兼顾力学性能取样的方便和尽量选取局部最大剪应力极大值最大的管段；（2）在取样管段上，距焊缝 100mm 处沿钢管纵向切开；见图三螺 旋 焊 缝图三 切环法轴向切割距离焊缝位置示意图（3）测量已切开取样管段在沿切线双侧两个边在轴向的位移△z（mm） ，沿周向张开位移△L（mm） ，边所在圆周的半径位移△r（mm） ；见图二（4）钢管生产厂在生产上对残余应力控制的调整方法，可参考《油气输送用螺旋埋弧焊管的残余应力研究》中的有关内容。

5.3 试验结果将测量数据以及钢管外径 D、弹性摸量 E、壁厚 h 等代入“切环法残余应力控制准则”公式，当局部最大剪应力的极大值 τ m不超过钢管材料的屈服强度的 σ s 的 1/10 时，判定其螺旋埋弧焊钢管残余应力的控制合格。