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数据显示,我国钢铁产量自1996年超过1亿吨后,至今已连续23年保持,2018年我国钢铁产量再创历史新高,达到9.28亿吨,占总产量的51.3%,是名副其实的钢铁大国。
但钢铁企业在炼铁工艺过程中会排放大量尾气,即高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气。钢铁产能的增长,也意味着钢铁工业尾气排放量的不断提高。据介绍,若按我国钢铁年产量9亿吨计算,则年产高炉煤气10000亿标准立方米、焦炉煤气1100亿标准立方米、转炉煤气700亿标准立方米,这些尾气中的主要成分为氮气、一氧化碳、二氧化碳、氢气,还有少量甲烷,是钢铁行业碳排放的主要来源。
据了解,过去钢铁行业尾气的处理是作为制造过程中所需的能源燃烧掉,现在则大多用来发电。在多位专家看来,目前的尾气利用方式附加值较低,且不能减少二氧化碳排放。目前通常被用作能源,没有被高值化利用。
与之相对,煤化工行业需要通过成本较高的煤气化技术,先将煤转化为合成气(一氧化碳和氢气),再利用合成气生产甲醇、烯烃、乙醇等化工品。这些合成气,和钢铁尾气中的有效成分相似。
螺旋管厂家等钢铁行业想尽量减少的尾气,是煤化工行业宝贵的原料。现在的问题是隔行如隔山,煤化工行业压根不知道钢铁行业造气造了一百多年了,钢铁行业也不知道用合成气可以做这么多东西,各自干得热火朝天,这是因为没有交流。希望可以把钢铁尾气里的这些一氧化碳、氢等资源化,作为化工的原料,生产甲醇、乙醇、烯烃等,促成产业链合作,这将是钢铁行业生态化发展的一个重要方向。
螺旋钢管的厚度对焊接质量的影响
螺旋钢管焊接中出现的烧穿和氢致开裂是国内外研究的热点,这些问题的影响因素很多,主要包括螺旋钢管本体、焊前处理、焊接工艺和焊后处理。
(1)螺旋钢管本体
①壁厚
一般认为螺旋钢管壁厚超过6.4mm是烧穿的小厚度。ASME对气体管道小壁厚开展过研究,考虑烧穿因素,研究得出螺旋钢管小壁厚与气体流速和管内压有关。在一定管内压下,螺旋钢管小壁厚随气体流速的增加而减少;在气体流速一定的情况下,管道小壁厚随管内压的增加而减少。具体壁厚数据如表1.1所示:
W. A. Bruce等人研究表明当限制热输入时,壁厚超过3.2mm的管道不易发生烧穿[16]。William Jarvis等人研究后认为热开孔在线焊接可接受的小壁厚为4.8mm,当螺旋钢管壁厚小于4mm时,合理的焊接工艺可以确保焊接成功[17]。
SY/T 6554-2003标准中明确规定大多数焊接所的母材厚度下限值为4.8mm。考虑烧穿因素,实际母材小壁厚为强度设计壁厚加上余量(通常是2.4mm)。②介质流速
介质流速过快会带走更多焊接时产生的热量,增强了螺旋钢管管壁散热,使焊接接头淬硬倾向增加,容易诱发氢致开裂;介质流速过慢会造成热量集中,从而引起烧穿。因此介质流速要合理才能避免在线焊接问题的发生。
国外方面,国外没有在标准层面上规定介质流速,文献说明:1)介质流速较高会更快地带走热量,减少烧穿发生的可能性;2)合理的介质流速能减少烧穿与氢致开裂发生的可能性。国内方面,有企标规定管内液体介质流速不超过2m/s或气体介质流速不超过7m/s方可进行焊接,孙华[18]研究后认为附件安装焊接时,液体介质流速不大于5m/s;气体介质流速不大于10m/s。杨景顺[19]研究后认为在螺旋钢管上带压焊接管件时,应对管道内的介质流速有一定的限制,介质流速必须保证焊接过程能够满足相关工艺规程的要求。可见国内方面对介质流速有过研究但没有统一说法。
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