但無論是屈服壓力還是爆破壓力,熱擴(kuò)鋼管均低于直縫焊管。爆破試驗(yàn)還顯示出石油套管爆破口的環(huán)向變形率明顯大于直縫焊管。這就允許使用低合金成分來達(dá)到特殊的強(qiáng)度等級和低溫韌性,從而改進(jìn)鋼材的可焊性。但這一系統(tǒng)在鋼板生產(chǎn)廠基本沒有。卷板的合金含量(碳當(dāng)量)往往低于相似等級的鋼板,這也提高了石油套管的可焊性。
更需要說明的是,由于熱擴(kuò)鋼管的卷板軋制方向不是垂直鋼管軸線方向(其夾解取決于鋼管的螺旋角),而熱擴(kuò)鋼管的鋼板軋制方向垂直于鋼管軸線方向,因而,石油套管材料的抗裂性能優(yōu)于熱擴(kuò)鋼管。A石油套管發(fā)生爆破時(shí),由于焊縫所受正應(yīng)力與合成應(yīng)力比較小,爆破口一般不會(huì)起源于螺旋焊縫處,其安全性比直縫焊管高?!暮附庸に嚩?,石油套管與熱擴(kuò)鋼管的焊接方法一致,但熱擴(kuò)鋼管不可避免地會(huì)有很多的丁字焊縫,因此存在焊接缺陷的機(jī)率也大大提高,而且丁字焊縫處的焊接殘余應(yīng)力較大,焊縫金屬往往處于三向應(yīng)力狀態(tài),增加了產(chǎn)生裂紋的可能性。而且,根據(jù)埋弧焊的工藝規(guī)定,每條焊縫均應(yīng)有引弧處和熄弧處,但每根熱擴(kuò)鋼管在焊接環(huán)縫時(shí),無法達(dá)到該條件,由此在熄弧處可能有較多的焊接缺陷。
管子在承受內(nèi)壓時(shí),通常在管壁上產(chǎn)生兩種主要應(yīng)力,即徑向應(yīng)力δY和軸向應(yīng)力δX。焊縫處合成應(yīng)力δ=δY(l/4sin2α+cos2α)1/2,其中,α為石油套管焊縫的螺旋角。由于徑向應(yīng)力是存在于鋼管上的{zd0}應(yīng)力,所以焊縫處于垂直應(yīng)力這一方向時(shí)承受{zd0}載荷。即直縫承受的載荷{zd0},環(huán)向焊縫承受的載荷最小,螺旋縫介于二者之間。 熱擴(kuò)鋼管是用鋼板生產(chǎn)的,而石油套管是用熱軋卷板生產(chǎn)的。熱軋帶鋼機(jī)組軋制工藝具有一系列的優(yōu)點(diǎn),具有獲得生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)管線鋼的冶金工藝能力。例如,在輸出臺(tái)架上裝有水冷卻系統(tǒng)以加速冷卻,經(jīng)有關(guān)對比試驗(yàn),驗(yàn)證了石油套管與直縫焊管的屈服壓力與爆破壓力實(shí)測值和理論值基本吻合,偏差接近。石油套管焊縫的螺旋角一般為50-75度,因此螺旋焊縫處合成應(yīng)力是熱擴(kuò)鋼管主應(yīng)力的60-85%。在相同工作壓力下,同一管徑的石油套管比熱擴(kuò)鋼管壁厚可減小。
B.當(dāng)螺旋焊縫附近存在與之相平行的缺陷時(shí),由于螺旋焊縫受力較小,故其擴(kuò)展的危險(xiǎn)性不如直焊縫大。
由此證實(shí),石油套管的塑性變形能力優(yōu)于直縫焊管,爆破口一般只局限于一個(gè)螺距內(nèi),這是焊縫對裂口的擴(kuò)展起了有力的約束作用所致。