JCOE 直缝埋弧焊管生产工艺的现状及发展

随着经济的深入发展，我国海底石油、天然气行业正高速发展并迈向更高的台阶，承载其主要输送介质的直缝埋弧焊管也在高速发展。目前，国内直缝 
埋弧焊管生产线（包括JCOE 和UOE[1]）已经达到26条，生产能力初显过剩，其生产线的建设基本为重复建设，随着能源的进一步开发，海底石油、天然气的 
来源趋向更广，容量更大，环境更恶劣，这就对输送管道的要求更加严格；另外，我国高铁、地铁、机场等的高速发展也给直缝埋弧焊管创造了新的用武之 
地。这就要求对目前的直缝焊管生产工艺进一步优化补充。 
1 JCOE 直缝焊管生产工艺现状 
过去几十年，直缝埋弧焊管由于其相对于高频焊管焊缝质量好，相对于螺旋焊管质量更有保证，作为陆上石油、天然气的输送载体得到了广泛的应用， 
我国西气东输干线、支线大量采用直缝埋弧焊管，城市管网建设更是青睐直缝埋弧焊管，其生产工艺及设备也趋向成熟[2-3]。 
1.1 原材料（钢板）入厂检验 
对于进厂后的钢板，首先核查其质量证明书是否与订货合同、验收标准相符，核查实物材质、规格、炉号、板号、重量、标志是否与合同、质量证明书 
一致；然后按批次对钢板的几何尺寸、外观质量、理化性能进行检验；最后根据入厂检验结果，将合格的钢板存放在合格原料存放区。 
1.2 钢板上料检验 
钢板上料使用前需逐张进行几何尺寸、外观质量检验，并严格按照工艺文件的要求进行标记与记录。此时，合格钢板将进入生产线进行生产，不合格的 
钢板将被退回到不合格原料存放区。 
1.3 钢板超声波检查 
对于上料使用的钢板，在铣边前逐张进行超声波探伤检验。采用多通道、直探头钢板超声波探伤仪器，对板头、板尾150 mm和板侧边50 mm进行100%覆盖 
扫查，探伤灵敏度可按相应技术条件和标准进行调整。 
1.4 铣边 
为保证钢板的工作宽度，对钢板的两个边同时进行焊接坡口的加工。加工时保证钢板两边具有同样的坡口形状和尺寸，为确保焊接工序质量奠定良好的 
基础。
1.5 预弯边 
为更好地控制钢板成型后的圆度，按照钢管的曲率，对钢板的两个边同时进行弯曲，可为随后的成型、焊接和扩径等工序打下良好的基础。 
1.6 成型 
采用多轴控制的智能化液压成型，将弯边后的钢板压制成O 型管坯，确保钢板在压制过程中全长方向的平直度和送进步长均匀，从而保证管子的圆度和 
焊接边的平行度。 
1.7 预焊 
对成型后开口的钢管进行预焊焊接。预焊方式采用焊缝全长连续预焊工艺，可实现无错边，确保预焊的质量，为内焊和外焊打下良好的基础。 
1.8 内外焊 
对预焊后的钢管进行内、外精焊。采用多丝埋弧焊接方式，对钢管内外坡口进行填充，使焊接质量得到充分保证。 
1.9 扩径前全焊缝超声波自动探伤及管端焊缝超声波探伤扩径前进行100%全焊缝超声波自动探伤和外焊焊缝外观的目视检查。采用多通道的斜探头和直 
探头探伤仪器，分别检测焊缝及热影响区的上部左右侧纵向缺陷、下部左右侧纵向缺陷、中部横向缺陷和热影响区分层缺陷。 
1.10 扩径前全焊缝X 射线探伤及内焊缝工业电视检查 
扩径前进行100%全焊缝X 射线探伤，采用单壁单影法逐根对钢管进行检查，达到管端无盲区。 
1.11 钢管补焊焊缝检查 
对所有钢管补焊部位，100%进行超声波手动探伤检查和X 射线拍片检查。 
1.12 机械扩径 
采用步进递送、油缸行程位置控制的方式，对钢管的全长进行机械式扩径。在保证钢管内径精度的同时，对钢管全长进行矫直、整圆，提高钢管尺寸精 
度，有效改善钢管内应力的分布状态。 
1.13 理化取样及管端焊缝磨削 
扩径后，按一定的批次进行钢管理化性能试验样品的提取，并送往理化实验室进行理化性能的各项试验。对取样后的钢管进行平头处理，同时对管端焊 
缝的余高进行自动磨削。 
1.14 水压试验 
按顾客的要求和工艺文件规定试验压力和保压时间，100%对钢管进行静水压试验，自动采集水压试验数据并生成静水压试验曲线，作为质量记录保存。 
对水压试验后的钢管在检查台架上进行渗漏检查。 

1.15 钢管管端倒棱 
按顾客的要求和工艺文件规定几何尺寸及精度，同时对钢管的两个端面进行坡口加工，以满足钢管现场焊接的需要。 
1.16 扩径后全焊缝超声波自动探伤及管端焊缝超声波探伤 
扩径后采用多通道探伤设备，针对扩径后容易出现的缺陷进行100%全焊缝超声波检查。分别检测焊缝的纵向缺陷、横向缺陷和焊缝两侧热影响区的分层 
缺陷。
1.17 磁粉探伤 
对管端200 mm范围内的焊缝和管端坡口进行磁粉探伤。 
1.18 扩径后X 射线检查 
扩径后，采用灵敏度优于2%的X 射线逐根对管端不小于300 mm的焊缝区域进行拍片检查，再一次确认管端焊缝的质量。 
1.19 钢管100%的外观几何尺寸和外观质量检查 
在以上检验项目全部合格、检验传票核对无误的前提下，对钢管的外观几何尺寸和外观质量进行最终检查。合格后的钢管进入下一道工序，对于不合格 
的钢管，标记出其缺陷位置与范围并进行处理。同时，对合格钢管逐根进行称重、测长。 
1.20 喷字和加装管端保护器 
按顾客的要求和工艺文件规定的内容，在钢管两端进行标识喷印，同时加装管端保护器，并捆扎钢管管体保护绳。 
1.21 收库检查 
逐根核对钢管的标识内容、理化性能以及外观和几何尺寸等各种记录，为钢管进行最终的级别判定。

1.22 钢管的存储和发货检查 
按顾客的要求和钢管储运作业指导书规定的内容，对钢管进行堆放。钢管发运时，再一次逐根进行钢管外观质量检查，并结合订货合同核查拟发货钢管 
材质、规格、长度、重量等是否正确。 
1.23 理化性能试验 
根据顾客要求可进行化学分析（直读光谱仪）、硬度、宏观微观检查及金相拍片、拉伸试验、弯曲试验、夏比冲击试验和DWTT 试验等。 
2 新JCOE 直缝焊管生产工艺流程 
随着社会、科技的发展，直缝埋弧焊管有了新的用途，同时对钢管有了新的要求，如特殊材质的应用、焊缝质量的提高、内焊缝对输送介质的影响的减 
小、钢管抗外部的耐压性的增强、钢管的整体直线度和椭圆度的提高等等。因此，在原有生产工艺的基础上增加一些新的工位以满足这些特殊要求。 
新的生产工艺在预焊后增加精焊前预热工序，在内焊后增加清根工序，在精焊后增加内焊缝全长打磨工序，在机械扩径前后增加机械缩径工序，如下页 
图1所示，图中花纹边框内容为新增加的工艺。新的生产工艺主要完成预热、清根、内焊缝打磨、机械缩径等工作。 
2.1 预热 
对于特殊材料，根据焊接工艺要求需加热母材，从而保证焊接质量，因此在精焊前设置在线加热工位。具体加热措施可以采用火焰、高频等，根据厂家 
要求对环境、投资等进行配置。 
2.2 清根 
为了保证外焊缝与内焊缝融合的质量，在内焊完成后增加清根工位，将预焊、内焊另一面不平整的地方清掉，从而保证外焊缝的均匀一致。 
2.3 内焊缝打磨 
有些输送介质内焊缝余高对其输送效果影响较大，需要将埋弧内焊缝打磨到与母材齐平，因此在内外焊后增加内焊缝打磨工位。 
2.4 机械缩径 
深海油气开采输送与陆上输送相比，对钢管的外部耐压性要求大大提高，建筑用结构管相对于输送管对钢管的全长直线度、椭圆度要求也大大提高。针 
对这些要求增加缩径工位，从钢管外部向圆心方向、径向压制，可增加金属的耐压性，还可以局部压下提高钢管的直线度、椭圆度。 
3 结语 
直缝埋弧焊管新领域的发展及焊管新的生产工艺，确保了焊管能满足新领域的使用要求。目前，筹备直缝埋弧焊管生产线的项目正在按照新的生产工艺 
来布置，其产品方向就是主要针对新领域。