(1)碳當(dāng)量 把鋼中合金總含量換算成對(duì)可焊性有相同影響的碳的數(shù)量稱炭當(dāng)量，符號(hào)為C_E，碳當(dāng)量的計(jì)算方法較多，國(guó)際焊接協(xié)會(huì)(IIW)用來判定產(chǎn)生延遲裂紋(也稱冷裂紋)傾向的碳當(dāng)量計(jì)算式如下：
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　　式中C(碳)、V(釩)、Mn(錳)、Cu(銅)、Cr(鉻)、Ni(鎳)、Mo(鉬)均以各種成分含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，其中釩的百分含量中可包括在鋼管的一般焊接條件下，焊口是快速冷卻的，鋼的硬化，尤其在靠近焊縫受熱影響的粗粒區(qū)內(nèi)，焊接會(huì)對(duì)這些成分產(chǎn)生影響。公式中分母數(shù)值提供了關(guān)于焊口及其熱影響區(qū)內(nèi)金屬硬化方面各元素的含量起作用的程度。
　　 一般認(rèn)為，碳鋼的含碳量小于w_c0.25%，合金鋼的含碳量小于w_c0.45％，焊接性能良好。
　　鋼的焊接性與管材的化學(xué)成分密切相關(guān)，尤以碳、錳含量影響最大。
　　1) 碳：碳對(duì)鋼和焊縫金屬的作用是提高強(qiáng)度和硬度，降低塑性和韌性，含碳量增加，鋼的焊接性降低。含碳量愈高，焊接時(shí)碳和氧反應(yīng)而生成一氧化碳的機(jī)會(huì)越多，在焊縫的熔合區(qū)和熔合線上更容易產(chǎn)生氣孔。
　　2)錳：錳是煉鋼的脫氧劑和脫硫劑，在鋼中加入一定數(shù)量的錳，能消除和減弱鋼因硫所引起的熱脆性，提高鋼的強(qiáng)度。但錳能使鋼提高淬透性，對(duì)焊接性能有不利影響。為了改善鋼的焊接性能，應(yīng)適當(dāng)降低鋼中碳的含量，焊接時(shí)可采用低氫型焊條和相應(yīng)焊接工藝。
　　3)鎳：鎳能使鋼改善低溫韌性和提高淬透性，并具有較高的抗腐蝕能力。
　　4)鉻：能提高鋼的耐腐蝕能力、抗氧化能力、耐高溫性、淬透性及材料的耐磨性能，加大焊縫熱影響區(qū)的硬度。
　　5)鈮、釩、鈦：添加在碳錳低合金鋼中，經(jīng)控制軋制和控制冷卻可以提高鋼的強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，改善焊接性和韌性。
　　6)磷、硫：在各類鋼中均屬有害雜質(zhì)，它會(huì)降低鋼的塑性、韌性和焊接性。
　　4．抗腐蝕性能 長(zhǎng)距離輸氣管道要求天然氣必須經(jīng)凈化處理，脫除硫化氫和水。在輸送凈化天然氣的條件下，不考慮管材的內(nèi)壁防腐蝕。只有在輸送的天然氣既含水又含硫化物的條件下，才考慮管材的抗硫化物應(yīng)力開裂。
　　目前抗硫化物應(yīng)力開裂的主要方法是選用低碳鋼和焊縫經(jīng)熱處理消除應(yīng)力，控制硬度不超過200HBS。常用的國(guó)產(chǎn)抗硫化物應(yīng)力開裂的鋼種有Q235，10，15，20，Q295等鋼種。至今，還有抗化學(xué)腐蝕的輸氣管道用鋼，在有化學(xué)腐蝕的條件下一般是采用增加腐蝕裕量或輸氣管采用內(nèi)涂層來解決。
　　5．寒冷地帶的管材選擇 所謂寒冷地帶，一般指最低月平均溫度低于-20°的地區(qū)。當(dāng)采用低溫輸送工藝時(shí)，應(yīng)按最低輸送溫度計(jì)算。由于鋼的韌性隨溫度降低而下降，當(dāng)?shù)陀阡摰捻g脆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，管線會(huì)產(chǎn)生脆性斷裂。寒冷地區(qū)管材的選擇主要根據(jù)最低使用溫度，選用鋼種的韌脆轉(zhuǎn)變溫度必須低于最低使用溫度，鋼的沖擊吸收功必須大于一定的值。不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼，要求的沖擊吸收功的最小值不同。不同的使用溫度，對(duì)沖擊吸收功的最小值要求也不相同。國(guó)內(nèi)管材低溫條件使用的沖擊吸
收功最小值尚無標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。低溫壓力容器用鋼在最低設(shè)計(jì)溫度下沖擊吸收功最低規(guī)定值見表2-4。低溫用鋼的沖擊吸收功試驗(yàn)方法按GB45159—1984《金屬低溫夏比沖擊試驗(yàn)方法》規(guī)定，沖擊試樣缺口按GB2106《金屬(V型缺口)夏比沖擊試驗(yàn)方法》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試件加工。
　　前蘇聯(lián)由于在寒冷地區(qū)建設(shè)天然氣管道工程較多，其管線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于鋼管的低溫韌性作了規(guī)定。當(dāng)使用溫度不低于-40℃時(shí)，沖擊韌性規(guī)定值見表2-2；當(dāng)工作溫度在-40℃～-60℃時(shí)，鋼管的沖擊韌性規(guī)定值見表2-5。表2-5還適用于雖然工作溫度不低于-40℃，但壁厚較厚時(shí)，其沖擊韌度規(guī)定值也應(yīng)按表中規(guī)定選取。
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　　1．試驗(yàn)溫度下三個(gè)試樣沖擊功平均值不得低于表2-5的規(guī)定，其中單個(gè)試樣沖擊功可以小于平均值，但不得小于平均值的70％；
　　2．試驗(yàn)溫度為最低設(shè)計(jì)溫度。
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二、鋼管的種類和標(biāo)準(zhǔn)
　　1．鋼管的種類
　　(1)無縫鋼管 采用熱加工的方法制造的不帶焊縫的鋼管稱為無縫鋼管。根據(jù)需要，有的無縫鋼管還經(jīng)冷精整和熱處理加工成所要求的形狀、尺寸和性能。我國(guó)將無縫鋼管按不同用途分為輸送流體用無縫鋼管(GB8163—1987)、高壓鍋爐無縫鋼管(GB5310—1985)、化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管(GB6479—1986)、石油裂化用無縫鋼管(GB9948—1988)等。按制造工藝又可分為熱軋、熱擴(kuò)、冷撥無縫鋼管。
　　(2)焊接鋼管 采用鋼板(帶)經(jīng)常溫(或加熱)成型，然后在成形邊緣焊接而制成的鋼管稱焊接鋼管。按焊接方式可分連續(xù)爐焊、電阻焊、埋孤焊和金屬極氣體保護(hù)電弧焊。
　　焊接鋼管中按成形方法可分為螺旋焊縫鋼管和有焊縫鋼管。我國(guó)生產(chǎn)用于天然氣輸送用管有螺旋縫埋弧焊鋼管、直縫電阻焊鋼管。
　　螺旋焊縫鋼管采用鋼帶經(jīng)螺旋形卷制成形，然后焊接而成，與直縫管相比，鋼管的直徑和長(zhǎng)度調(diào)整容易。可以用較窄的鋼帶卷制較大直徑的鋼管。就鋼管主應(yīng)力來講，螺旋焊縫方向與帶鋼軋制方向基本一致。從受力狀態(tài)分析，螺旋縫管較直縫管有利，但焊縫比直縫管焊縫長(zhǎng)，焊縫質(zhì)量不如直縫管好控制。我國(guó)由于螺旋焊縫鋼管生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)，輸氣管線的大口徑鋼管幾乎全部采用螺旋縫鋼管。20世紀(jì)90年代初，寶雞石油鋼管廠引進(jìn)了德國(guó)直縫電阻焊制管機(jī)組，開始生產(chǎn)直縫電阻焊鋼管，質(zhì)量也不斷提高，已開始用于輸氣管線上。