一種深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊及其表面防護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于鋼管擴(kuò)徑頭擴(kuò)徑外扇形塊，具體涉及一種深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊及其表面防護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直縫焊管擴(kuò)徑是直縫焊管JCO成型的最后一道主要工序，也是得到最后尺寸和精度的關(guān)鍵工藝。在焊管生產(chǎn)中，對(duì)其擴(kuò)徑可以起到消除變形、改善精度、提高鋼管平直度、提高屈服強(qiáng)度以及減小殘余應(yīng)力的作用。擴(kuò)徑時(shí)，擴(kuò)徑桿向右運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)內(nèi)錐體向右移動(dòng)，迫使外扇形塊圓環(huán)周長變大，內(nèi)椎體的力借助外扇形塊圓環(huán)作用在鋼管上，從而使與外扇形塊圓環(huán)接觸的鋼管得到擴(kuò)徑。
[0003]但是，由于外扇形塊表面和鋼管內(nèi)壁直接接觸，擴(kuò)徑時(shí)會(huì)受到強(qiáng)烈的擠壓摩擦作用，表面磨損非常嚴(yán)重。另外，鋼管焊縫區(qū)是應(yīng)力集中區(qū)，常常受到外扇形塊的擠壓作用，對(duì)鋼管的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。傳統(tǒng)外扇形塊加工時(shí)一般都采用整體式加工，如果有一處磨損失效，整塊外扇形塊就要報(bào)廢。以上缺陷和不足常常使產(chǎn)品合格率降低，生產(chǎn)效率下降，生產(chǎn)成本上升，給企業(yè)帶來損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決直縫焊管擴(kuò)徑時(shí)外扇形塊易產(chǎn)生磨損，外扇形塊對(duì)焊縫區(qū)的擠壓影響鋼管質(zhì)量，以及外扇形塊采用整體式加工因而不易更換的問題，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)了的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊。
[0005]在深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊的扇形中部的外側(cè)開設(shè)一個(gè)U形焊縫容納槽，所述U形焊縫容納槽包括左側(cè)的第一弧形部和右側(cè)的第二弧形部，以及底部的第三弧形部，在所述的外扇形塊外表面形成三元硼化物金屬陶瓷涂層。
[0006]優(yōu)選的，所述的U形焊縫容納槽底部的第三弧形部長38mm至48mm，兩側(cè)的第一弧形部和第二弧形部均為長4.8mm至5.9mm，第一弧形部和第三弧形部之間、第二弧形部和第三弧形部之間的夾角均為130°至140°。
[0007]優(yōu)選的，所述的外扇形塊從中部沿徑向分成第一段和第二段，分成的兩段的軸向長度相等。
[0008]本發(fā)明還提供了一種深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊的表面防護(hù)方法。
[0009]在外扇形塊上開設(shè)U形焊縫容納槽，再在外扇形塊外表面形成三元硼化物金屬陶瓷涂層，形成涂層的方法包括以下步驟:
(1)根據(jù)外扇形塊的材料選擇預(yù)處理溫度，對(duì)外扇形塊進(jìn)行預(yù)熱處理；
(2)對(duì)外扇形塊的工作表面進(jìn)行清理和加工，先清除表面的油污，再對(duì)外扇形塊的基體層進(jìn)行打磨或噴砂處理；
(3)采用等離子噴涂設(shè)備和同步自動(dòng)送粉裝置進(jìn)行等離子噴涂加工，由直流電驅(qū)動(dòng)的等離子電弧作為熱源，將配制的粉末材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預(yù)處理的外扇形塊工件表面，移開等離子電弧后，即在外扇形塊表面形成了附著牢固的涂層；
(4)對(duì)經(jīng)過離子噴涂后的外扇形塊進(jìn)行真空燒結(jié)處理。
[0010]優(yōu)選的，所述的外扇形塊的材料為Cr12MoV,步驟(I)中進(jìn)行預(yù)熱處理的淬火溫度為1030°C，回火溫度為400°C。
[0011]優(yōu)選的，步驟(3)中所述的等離子噴涂加工，所用的噴涂粉末的組分按質(zhì)量百分比為:FeB: 10-12%, Mo: 16-18%, N1:0.5%_1%、C:0.2%-0.5%、余量為鐵粉。
[0012]優(yōu)選的，步驟(3)中采用的等離子氣體為Ar氣，送粉氣流量5 L/mirT1至TL/mirT1，電弧功率31.5 kw至35kw，噴涂距離80 mm至110mm。
[0013]有益效果:
本發(fā)明的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊上開設(shè)一個(gè)U形焊縫容納槽，能夠容納焊縫，使焊縫避開扇形塊擠壓的作用，保護(hù)鋼管。U形焊縫容納槽除了能避開焊縫表面擠壓以外，還可以方便銑削加工，容納更多的焊料。
[0014]在所述的外扇形塊外表面形成三元硼化物金屬陶瓷涂層，使外扇形塊在加工時(shí)不易發(fā)生磨損，并經(jīng)過后期熱處理，使得涂層具有更好的耐磨性、抗熱疲勞性能，最終使工件使用壽命提高I倍或數(shù)倍以上。
[0015]采用分段式加工方法，將傳統(tǒng)的外扇形塊沿徑向分成兩半加工，產(chǎn)生磨損不需要全部更換整個(gè)外扇形塊，僅更換磨損部分即可。
[0016]綜上所述，本發(fā)明的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊可以有效提高擴(kuò)徑頭壽命，降低擴(kuò)徑頭更換的成本，改善焊管內(nèi)壁的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0017]圖1為開設(shè)了 U形焊縫容納槽的外扇形塊示意圖。
[0018]圖2為表面等尚子喂■涂處理后的外扇形塊不意圖。
[0019]圖3為圖2的外扇形塊的俯視圖。
[0020]圖4為圖3分段加工后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加清晰完整的表述，下面將結(jié)合具體實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明加以說明。
[0022]在深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊I的扇形中部的外側(cè)開設(shè)一個(gè)U形焊縫容納槽，所述U形焊縫容納槽包括左側(cè)的第一弧形部2和右側(cè)的第二弧形部3，以及底部的第三弧形部4，在所述的外扇形塊外表面形成三元硼化物金屬陶瓷涂層5。優(yōu)選的，所述的U形焊縫容納槽底部的第三弧形部4長38mm至48mm，兩側(cè)的第一弧形部2和第二弧形部3均為長4.8mm至5.9mm，第一弧形部2和第三弧形部4之間、第二弧形部3和第三弧形部4之間的夾角均為130°至140°。所述的外扇形塊從中部沿徑向分成第一段和第二段，分成的兩段的軸向長度相等。采用分段式加工方法，將傳統(tǒng)的外扇形塊沿徑向分成兩半加工，產(chǎn)生磨損不需要全部更換整個(gè)外扇形塊，僅更換磨損部分即可。
[0023]本發(fā)明還提供了一種深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊的表面防護(hù)方法。在外扇形塊上開設(shè)U形焊縫容納槽，再在外扇形塊外表面形成三元硼化物金屬陶瓷涂層5，形成涂層的方法包括以下步驟:首先，根據(jù)外扇形塊的材料選擇預(yù)處理溫度，對(duì)外扇形塊進(jìn)行預(yù)熱處理，當(dāng)所述的外扇形塊的材料為Cr12MoV時(shí)，進(jìn)行預(yù)熱處理的淬火溫度為1030°C，回火溫度為400°C。其次，對(duì)外扇形塊的工作表面進(jìn)行清理和加工，先清除表面的油污，清除油污可以選用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑，再對(duì)外扇形塊的基體層進(jìn)行打磨或噴砂處理。然后，采用等離子噴涂設(shè)備和同步自動(dòng)送粉裝置進(jìn)行等離子噴涂加工，由直流電驅(qū)動(dòng)的等離子電弧作為熱源，將配制的粉末材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預(yù)處理的外扇形塊工件表面，移開等離子電弧后，即在外扇形塊表面形成了附著牢固的涂層，所用的噴涂粉末的組分按質(zhì)量百分比為:FeB: 10-12%、Mo: 16-18%、N1:0.5%_1%、C:0.2%-0.5%、余量為鐵粉，采用的等離子氣體為Ar氣，送粉氣流量5 L/mirT1至7L/min 電弧功率31.5 kw至35kw，噴涂距離80 mm至110mm。最后，對(duì)經(jīng)過離子噴涂后的外扇形塊進(jìn)行真空燒結(jié)處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊，其特征在于:在所述外扇形塊的扇形中部的外側(cè)開設(shè)一個(gè)U形焊縫容納槽，所述U形焊縫容納槽包括左側(cè)的第一弧形部和右側(cè)的第二弧形部，以及底部的第三弧形部，在所述的外扇形塊外表面形成三元硼化物金屬陶瓷涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊，其特征在于:所述的U形焊縫容納槽底部的第三弧形部長38mm至48mm，兩側(cè)的第一弧形部和第二弧形部均為長4.8mm至5.9mm，第一弧形部和第三弧形部之間、第二弧形部和第三弧形部之間的夾角均為130。至 140。ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊，其特征在于:所述的外扇形塊從中部沿徑向分成第一段和第二段，分成的兩段的軸向長度相等。
4.一種如權(quán)利要求1所述的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊的表面防護(hù)方法，其特征在于:在外扇形塊上開設(shè)U形焊縫容納槽后，再在外扇形塊外表面形成三元硼化物金屬陶瓷涂層，形成涂層的方法包括以下步驟: (1)根據(jù)外扇形塊的材料選擇預(yù)處理溫度，對(duì)外扇形塊進(jìn)行預(yù)熱處理； (2)對(duì)外扇形塊的工作表面進(jìn)行清理和加工，先清除表面的油污，再對(duì)外扇形塊的基體層進(jìn)行打磨或噴砂處理； (3)采用等離子噴涂設(shè)備和同步自動(dòng)送粉裝置進(jìn)行等離子噴涂加工，由直流電驅(qū)動(dòng)的等離子電弧作為熱源，將配制的粉末材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，并以高速噴向經(jīng)過預(yù)處理的外扇形塊工件表面，移開等離子電弧后，即在外扇形塊表面形成了附著牢固的涂層； (4)對(duì)經(jīng)過離子噴涂后的外扇形塊進(jìn)行真空燒結(jié)處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊的表面防護(hù)方法，其特征在于:所述的外扇形塊的材料為Cr12MoV,步驟(I)中進(jìn)行預(yù)熱處理的淬火溫度為1030°C，回火溫度為400 °C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊的表面防護(hù)方法，其特征在于:步驟(3)中所述的等離子噴涂加工，所用的噴涂粉末的組分按質(zhì)量百分比為:FeB: 10-12%, Mo: 16-18%, N1:0.5%_1%、C:0.2%-0.5%、余量為鐵粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊的表面防護(hù)方法，其特征在于:步驟(3)中采用的等離子氣體為Ar氣，送粉氣流量5 L/mirT1至7L/min ―1，電弧功率31.5 kw至35kw，噴涂距離80 mm至110mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于鋼管擴(kuò)徑頭擴(kuò)徑外扇形塊，具體涉及一種深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊及其表面防護(hù)方法。在深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊的扇形中部的外側(cè)開設(shè)一個(gè)U形焊縫容納槽，所述U形焊縫容納槽包括左側(cè)的第一弧形部和右側(cè)的第二弧形部，以及底部的第三弧形部，在所述的外扇形塊外表面形成三元硼化物金屬陶瓷涂層。所述外扇形塊的表面防護(hù)方法是在外扇形塊上開設(shè)U形焊縫容納槽，再在外扇形塊外表面采用等離子噴涂設(shè)備和同步自動(dòng)送粉裝置進(jìn)行等離子噴涂加工，形成三元硼化物金屬陶瓷涂層。本發(fā)明的深海用埋弧焊直縫焊管擴(kuò)徑外扇形塊可以有效提高擴(kuò)徑頭壽命，降低擴(kuò)徑頭更換的成本，改善焊管內(nèi)壁的質(zhì)量。
【IPC分類】C23C4-12, B21D39-20, C23C4-10
【公開號(hào)】CN104624825
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410780560
【發(fā)明人】姚正軍, 周艷軍, 羅西希, 林玉劃, 姚一波, 張澤磊, 徐尚君
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日