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管件和钢管几何尺寸偏差及其对组焊

更新时间  2021-08-03 15:09 阅读
不同类型的管件由于其结构上的不同,对几何 尺寸项目的要求既有不同项,也有共同项;其不同项例如对弯头必须规定其弯曲半径,对模压拔制三通 必须规定其主、支管之间的过渡区圆弧半径,对大小 头必须规定其大小端之间的长度。其共同项是不论 哪种类型管件均对端部外径/内径和圆度及壁厚偏 差作了规定,这些共同项的几何尺寸偏差将直接影 响到管件自身的质量,例如壁厚偏差关系到管件的 强度即在内/外压下的安全可靠性,而且还影响到管 件和与之相对接的工艺管道组焊的质量,例如外径/ 内径和圆度。

管件的几何尺寸除了端部外径/内径、圆度、壁 厚外,还有端部垂直度、弯头的端部中心偏移等,我 们认为直接影响管件质量和管件与工艺管道组焊质 量的还是前三项,因此这里着重对管件标准中关于 这三项几何尺寸的极限偏差进行分析。

管件标准对管件几何尺寸的极限偏差,主要是 端部外径/内径、圆度、壁厚都作了明确规定。



由于管件和钢管端部均存在和与之相对接件的 组焊质量问题,因此标准中不仅对端部外径/内径及 圆度的极限偏差有规定,而且对该项目的要求比对其 它项目的极限偏差要严格得多;在工艺站场或阀室中 管件一般和与之对接的零部件是钢管,二者在端部的 几何尺寸极限偏差直接影响到组焊质量,因此有必 要对其进行比较分析。

在管件标准几何尺寸极限偏差的规定中,应 对三通的支管伸出高度,支管与主管间圆弧过渡区 的圆弧半径、三通壁厚特别予以重视,这是因为三通 的支管伸出高度直接影响到支管端部坡口形式和尺 寸是否能符合要求,对其组焊质量有直接影响;三通 过渡区的圆弧半径特别是内转角半径直接影响到该 部位的应力集中,一般管件标准中对此无规定,应按 ASME B31.8的规定执行,三通的应力分布中应力 最大的部位是在过渡区的内转角处和三通外壁腹部 处u1I,因此对三通壁厚的检验应特别重视该二部位 的壁厚值是否符合要求。



项目是多种的,但最主要的是其外径/内径与圆度, 这两个几何尺寸项目既有区别又有相关联系,圆度 应是在管件或钢管端部外径/内径偏差符合标准规 定的前提下进行检测合格,即是说对管件或钢管应 先检测其外秽内径合格后,再检测其圆度,如果仅 检测圆度合格,很可能出现因外径/内径不符合标准 规定而导致其判废的情况,例如在杭甬线输气管道 工程某站场用0813×16mm的90。弯头,其端部圆 度测量数据为最大外径0830 mill,最小外径0820 lnln,圆度为10 mm,按GB 12459—2005规定圆度极 限偏差≤11.2 l'nln,是合格的,但实际外径0830 mm 比标准规定外径偏差0819.4超过10.6 mm,显然是 超标了,如果与执行GB/T 9711.2标准的0813的 钢管相对接,则弯头与管端最大外径为0815直管 的对口错边量达到7.5 mm,弯头与直管可对焊的壁 厚仅8.5 nlm,在焊接接头处强度上肯定是不安全 的,因此对该弯头予以判废。

之所以在规定了管件或钢管端部外径/内径极 限偏差外,还要规定圆度极限偏差,是因为圆度偏差 对其影响有两个方面: a.增大管件或钢管的附加弯矩和附加弯曲应 力,例如对于内压下运行的弯头,当其在内压作用 下,由于其横截面有变圆的趋向(因为圆度的存在, 其截面为椭圆形),在外弧侧外表面或中性面内表 面产生附加弯矩,该附加弯矩产生的附加弯曲应力 和内压作用的薄膜拉应力的合应力有可能导致弯头 在两处中一处发生破坏,因此必须对圆度的极限偏 差值加以限制; b.管件与钢管端部组装焊接的错边量加大。导 致环向焊接接头的壁厚不均匀,有的位置可能出现 壁厚不满足强度计算的要求,而存在不安全的隐患, 上例中的0813×16弯头即是一个对12错边量超标 的典型例子。 因此,标准规定端部圆度极限偏差的作用主要 是对管件或钢管自身在内压下的附加弯曲应力予以 限制,并对相互间组焊时对口错边量予以限制,总的 来说都是保证其强度上的安全可靠性。