热扩钢管的一些垂直应承力
但无论是屈服压力还是爆破压力,
热扩钢管
均低于直缝焊管。爆破试验还显示出石油套管爆破口的环向变形率明显大于直缝焊管。这就允许使用低合金成分来达到特殊的强度等级和低温韧性,从而改进钢材的可焊性。但这一系统在钢板生产厂基本没有。卷板的合金含量(碳当量)往往低于相似等级的钢板,这也提高了石油套管的可焊性。
更需要说明的是,由于
热扩钢管
的卷板轧制方向不是垂直钢管轴线方向(其夹解取决于钢管的螺旋角),而热扩钢管的钢板轧制方向垂直于钢管轴线方向,因而,石油套管材料的抗裂性能优于热扩钢管。A石油套管发生爆破时,由于焊缝所受正应力与合成应力比较小,爆破口一般不会起源于螺旋焊缝处,其安全性比直缝焊管高。 从焊接工艺而言,
石油套管
与热扩钢管的焊接方法一致,但热扩钢管不可避免地会有很多的丁字焊缝,因此存在焊接缺陷的机率也大大提高,而且丁字焊缝处的焊接残余应力较大,焊缝金属往往处于三向应力状态,增加了产生裂纹的可能性。而且,根据埋弧焊的工艺规定,每条焊缝均应有引弧处和熄弧处,但每根热扩钢管在焊接环缝时,无法达到该条件,由此在熄弧处可能有较多的焊接缺陷。
管子在承受内压时,通常在管壁上产生两种主要应力,即径向应力δY和轴向应力δX。焊缝处合成应力δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2,其中,α为石油套管焊缝的螺旋角。由于径向应力是存在于钢管上的{zd0}应力,所以焊缝处于垂直应力这一方向时承受{zd0}载荷。即直缝承受的载荷{zd0},环向焊缝承受的载荷最小,螺旋缝介于二者之间。
热扩钢管
是用钢板生产的,而石油套管是用热轧卷板生产的。热轧带钢机组轧制工艺具有一系列的优点,具有获得生产优质管线钢的冶金工艺能力。例如,在输出台架上装有水冷却系统以加速冷却,经有关对比试验,验证了石油套管与直缝焊管的屈服压力与爆破压力实测值和理论值基本吻合,偏差接近。石油套管焊缝的螺旋角一般为50-75度,因此螺旋焊缝处合成应力是热扩钢管主应力的60-85%。在相同工作压力下,同一管径的
石油套管
比热扩钢管壁厚可减小。
B.当螺旋焊缝附近存在与之相平行的缺陷时,由于螺旋焊缝受力较小,故其扩展的危险性不如直焊缝大。
由此证实,石油套管的塑性变形能力优于直缝焊管,爆破口一般只局限于一个螺距内,这是焊缝对裂口的扩展起了有力的约束作用所致。
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