專利名稱：：一種高強(qiáng)度x80鋼螺旋焊管制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種螺旋焊管制造技術(shù)，尤其是涉及一種01219x18.4咖高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
：螺旋焊鋼管是將鋼巻板按一定的曲率半徑進(jìn)行螺旋彎曲后沿鋼板搭接的縫隙焊接在一起制成的。由于螺旋焊鋼管具有投資低、生產(chǎn)品種多等優(yōu)點(diǎn)，因此成為目前國內(nèi)使用量最多的一種鋼管制造方法。但由于其成型的方式、以及長期來鋼管強(qiáng)度都比較低等限制，對高強(qiáng)度、厚壁鋼管的生產(chǎn)很少。目前，螺旋焊管所生產(chǎn)的鋼管所用鋼材均在X70鋼級及以下，最大壁厚僅為U.5咖。隨管線建設(shè)向長距離、高壓力、大口徑的發(fā)展，使鋼管的強(qiáng)度、壁厚要求顯著增加。例如用X80高強(qiáng)度管線鋼制作螺旋焊管目前還沒有公開的技術(shù)研究。目前的生產(chǎn)方式在生產(chǎn)高強(qiáng)度、厚壁的螺旋焊鋼管時仍存在很多問題，主要表現(xiàn)在隨著鋼的強(qiáng)度和壁厚的增加，鋼帶在成型器中，尤其是遞送邊一側(cè)帶鋼邊緣變形不充分，同時目前普遍采用的剪邊工藝還會造成板邊的下翻邊現(xiàn)象，在隨后的工序中如不進(jìn)行矯正，生產(chǎn)中在成型咬合時容易出現(xiàn)噘嘴、成型縫內(nèi)緊外松、錯邊等缺陷，甚至?xí)斐珊缚p微裂紋等致命缺陷；巻板自身存在的月牙彎等問題，突出地影響了鋼管的成型穩(wěn)定性，使鋼管的周長和橢圓度變化較大，不能有效保證鋼管外形尺寸的穩(wěn)定性，給鋼管現(xiàn)場對接施工造成一定的影響；另夕卜，隨鋼的強(qiáng)度和壁厚的增加，使焊接過程變得更加困難，如何控制焊縫的組織和性能也是需要解決的一個關(guān)鍵問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種利用現(xiàn)有的螺旋焊管的生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)規(guī)格為(D1219x18.4mm的X80高強(qiáng)度螺旋管線鋼焊管的生產(chǎn)工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是在生產(chǎn)螺旋焊管時主要是成型和焊接工序。焊接是需保證鋼管焊縫的組織和性能，因此需要選擇母材鋼板的化學(xué)成分，本發(fā)明所使用的是低碳微合金X80鋼的控軋鋼板巻，其寬度1500~2000mm、厚度18.4mm,其化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為碳C0.02~0.09%,硅Si0.10-0.42%,錳Mn1.50~1,85%，磷P《0.022%,石克S<0.005%,4各Cr《0.45%,鎳Ni《0.50%,銅Cu<0.30%,鉬Mo《0.35%，鈥Ti《0.025%,鈮Nb《0.11%，釩V《0.06%,鋁Al《0.06%,氮N《0.008%,硼B(yǎng)《0.0005%,冷裂系數(shù)Pcm《0.23%。螺旋焊管的加工工藝路線為板巻開巻、矯平、銑邊、預(yù)彎、成型、內(nèi)焊、外焊、管端擴(kuò)徑、母材分層超聲波檢查、焊縫X射線檢查、水壓試驗(yàn)、焊縫超聲波檢查、管端倒棱、成品檢查。本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于對板巻的銑邊設(shè)計、預(yù)彎邊工藝、焊接工藝、管端擴(kuò)徑工藝、無損檢測技術(shù)的優(yōu)化和改進(jìn)，與現(xiàn)有的加工螺旋管的工藝路線相比主要增加了雙4^邊工序、預(yù)彎邊工序、管端擴(kuò)徑工序。其中雙銑邊工藝為先粗銑I型坡口，以保證去除鋼板巻因鋼坯及軋制過程中的板邊缺陷、月牙彎，粗銑時將板邊寬度銑削掉5-20mm;然后精銑X型坡口，即將鋼板巻的板邊開出鈍邊尺寸為5-8rnm,坡口角度為30。~45°的X坡口；開坡口的目的是保證厚壁板巻在焊接過程中能夠焊透，并提高焊接速度，改善焊縫形貌，減小焊接線能量，降低焊接熱輸入對焊接熱影響區(qū)組織和性能的影響，提高焊縫熱影響區(qū)的性能。預(yù)彎工序的工藝為采用二輥預(yù)彎機(jī)對巻板的遞送邊和自由邊進(jìn)行預(yù)彎邊，預(yù)彎邊的尺寸為半徑1470mm、長度100~130mm。在大直徑、厚壁、高鋼級的螺旋焊接鋼管的成型過程中，合口對縫兩側(cè)的帶鋼的邊部通常以圓弧曲線過渡或微內(nèi)張口較為適宜；鋼帶在成型器中，尤其是遞送邊一側(cè)，機(jī)臂需給內(nèi)焊裝置預(yù)留空間，端頭成型輥距板邊至少50mm。若不使用彎邊輥，將造成帶鋼邊緣變形不充分；有時剪邊工序還會造成板邊的下翻邊現(xiàn)象，生產(chǎn)中容易造成成型咬合時出現(xiàn)噘嘴、成型縫內(nèi)緊外松、錯邊等缺陷，嚴(yán)重影響鋼管外觀質(zhì)量和以后的焊接工序，甚至?xí)斐珊缚p微裂紋等致命缺陷，無法在以后的工序予以消除，嚴(yán)重影響鋼管的質(zhì)量，造成鋼管合格率下降。因此針對①1219x18.4麵的X80高強(qiáng)度螺旋管線鋼的屈服強(qiáng)度，通過放樣、彈性力學(xué)分析等手段設(shè)計了合適弧度的二輥彎邊機(jī)，在帶鋼送入三輥成型器之前對帶鋼邊部進(jìn)行預(yù)"彎邊"。這種二輥式預(yù)彎邊裝置，既可通過水平調(diào)節(jié)調(diào)整鋼帶邊部的變形區(qū)域，也可通過調(diào)節(jié)上下輥升降，改變板巻受力的大小，使板巻達(dá)到預(yù)期的變形效杲。生產(chǎn)過程中觀察測量焊縫附近的鋼管質(zhì)量，分析在遞送邊和自由邊所需要的預(yù)變形調(diào)整量，對帶鋼邊緣進(jìn)行充分預(yù)彎，能有效消除了噘嘴、錯邊等成型缺陷，使鋼管成型焊接質(zhì)量得到明顯提高。內(nèi)焊及外焊工序的工藝為焊接為制造螺旋管的主要工藝過程。由于鋼管所用的母材是低碳微合金化的高強(qiáng)度鋼，其碳當(dāng)量達(dá)到了0.4%以上，焊接時具有一定的難度。在焊接過程中，為控制焊縫的性能和焊接質(zhì)量，通過多次試驗(yàn)，確定了內(nèi)焊和外焊均采用雙絲串列埋弧自動焊接工藝，其工藝參數(shù)為內(nèi)焊第一絲為直流，其電流1=1000~1200A、電壓V-3133V;第二絲為交流，其電流I=430~470A、電壓V=35~37V;焊絲間距d=10~14mm;焊4妄速度K=1.3~1.6m/min。外焊第一絲為直流，其電流I-11001300A、電壓V-""V;第二絲為交流，其電流I=400~450A、電壓V-3537V;焊絲間距d=12~16mm;焊接速度F=1.3~1.6m/min。選擇上述工藝參數(shù)的主要作用是第一絲的作用主要是保證熔透深度。需要采用大焊接電流、較低電弧電壓；第二絲的作用主要是蓋面，即獲得良好的外觀質(zhì)量，焊縫與母材平滑過渡，減少和消除咬邊，需要采用小焊接電流和較高電弧電壓；第一絲與第二絲配合，充分排氣、排渣,獲得良好的焊縫形狀，優(yōu)良的質(zhì)量。采用上述工藝，根據(jù)板巻的成分合理選擇焊接材料，控制焊縫的成分在如下的范圍C0.02~0.09%,Si0.10~0，40%，Mn1.50~1.85%，P《0.015%,S《0.003%,Cr《0.40%,Ni《0.30%,Cu《0.25%,Mo《0.35%,Ti《0.020%,Nb《0.090%,V《0.04%。焊接后焊縫獲得的金相組織以針狀鐵素體+貝氏體為主，從而保證焊縫熔敷金屬具有高的強(qiáng)韌性配合以及內(nèi)在質(zhì)量和理化性能。管端擴(kuò)徑工序的工藝為在鋼管管端300mm范圍內(nèi)進(jìn)行冷擴(kuò)徑，最大擴(kuò)徑量為直徑的1.5%;管端周長偏差土l.5mm，橢圓度偏差小于等于.2咖；擴(kuò)徑段與未擴(kuò)徑段應(yīng)平滑過渡。鋼管管端的尺寸穩(wěn)定性直接影響到現(xiàn)場管線施工的效率，本發(fā)明在優(yōu)化鋼管成型工藝的同時，增加鋼管管端擴(kuò)徑工藝，對鋼管管端進(jìn)行整圓，較好地控制了鋼管管端尺寸精度，達(dá)到了管端周長偏差土l.5mm，橢圓度偏差小于等于2mm的水平，大大提高了鋼管現(xiàn)場的對接效率，方便了現(xiàn)場施工作業(yè)。另外本發(fā)明還增加了多道采用先進(jìn)的無損檢測技術(shù)的檢測工序。針對厚壁、高鋼級、大口徑螺焊鋼管，焊縫中氣孔、夾渣、裂紋等缺陷出現(xiàn)的幾率增加，本發(fā)明采用先進(jìn)的無損檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對焊縫內(nèi)在質(zhì)量的有效檢測。通過采用焊縫缺陷判斷計算機(jī)專家系統(tǒng)，對焊縫X射線探傷的圖像進(jìn)行實(shí)時掃描分析，完成缺陷的自動識別、標(biāo)記、報警、記錄的功能，實(shí)現(xiàn)X射線探傷的自動化；在超聲波系統(tǒng)上采用激光自動跟蹤技術(shù)、同時改進(jìn)其機(jī)械裝置，在保證探頭架剛性的前提下，探頭與鋼管柔性接觸，從而提高自動超聲波探傷的準(zhǔn)確性和可靠性。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是本發(fā)明的制造①1219x18.4mm高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管的技術(shù)中，與制造普通螺旋焊管相比，工藝步驟中增加了雙銑邊工序、預(yù)彎邊工序、管端擴(kuò)徑工序，成功的解決了高強(qiáng)度的X80鋼螺旋焊管生產(chǎn)制造中成型穩(wěn)定性差和焊縫性能難以滿足技術(shù)要求等問題，大大提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率。焊接工藝參數(shù)和銑邊工序及其中坡口尺寸的確定也是基于特制的X80鋼的化學(xué)成分以及超厚的板材、經(jīng)過認(rèn)真計算并多次試驗(yàn)確定的，在實(shí)際生產(chǎn)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，是全體發(fā)明人創(chuàng)造性勞動的結(jié)晶。其取得的優(yōu)異效果已經(jīng)在上述技術(shù)方案中進(jìn)行了論述。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明實(shí)施例1:本實(shí)施例釆用的X80鋼板巻的化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1、表2所示，鋼板的厚度為18.4mm，鋼管的內(nèi)徑為①1219mm。鋼管的制造工藝步驟如下1、板巻經(jīng)開巻、矯平；2、銑邊先粗銑，將板邊寬度銑削掉5~20mm;然后精銑X型坡口，即將鋼板巻兩個對接的板邊分別開出鈍邊尺寸為5mm、坡口角度為30°~45°的坡口，鋼板的兩個邊對接后形成60。~80。的X形坡口；3、預(yù)彎在二輥彎邊機(jī)上對巻板的遞送邊和自由邊進(jìn)行預(yù)彎邊，使半徑尺寸為1470mm;長度100130mm;4、成型將經(jīng)過上述預(yù)彎邊的帶鋼在三輥成型器巻制成直徑為(D1219mm的螺旋狀圓筒；5、焊接沿鋼管圓筒的接縫進(jìn)行內(nèi)焊和外焊，焊接工藝參數(shù)如表5,焊絲和焊劑的化學(xué)成分如表3、表4;6、管端擴(kuò)徑在鋼管管端300mm范圍內(nèi)進(jìn)行冷擴(kuò)徑，最大擴(kuò)徑量為直徑的1.5%;管端周長偏差土1.5mm,橢圓度偏差土2mm;擴(kuò)徑段與未擴(kuò)徑段應(yīng)平滑過渡；7、探傷對母材進(jìn)行分層超聲波檢查和X射線檢查；8、水壓試驗(yàn)；9、對焊縫進(jìn)行超聲波;險查和超聲波手探；10、管端倒棱對鋼管的端部棱邊進(jìn)行倒鈍；11、成品4企查。表6給出的是本實(shí)施例的焊縫金屬的化學(xué)成分，表7給出的是鋼管實(shí)物的性能檢測結(jié)果和X80鋼級管線鋼管的性能要求，由表可見，利用本發(fā)明的技術(shù)制造的螺旋焊管達(dá)到了X80鋼級管線鋼管的技術(shù)要求。表1板巻的主要化學(xué)成分(wt.%)<table>complextableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表6焊縫金屬的化學(xué)成分(wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表7鋼管力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例2:本實(shí)施例采用的X80鋼板巻的化學(xué)成分和力學(xué)性能如表8、表9所示。鋼管的制造工藝步驟以及焊絲和焊劑的化學(xué)成分與實(shí)施例1相同，焊接時的工藝參數(shù)如表10所示。表ll給出的是本實(shí)施例的焊縫金屬的化學(xué)成分，表12給出的是鋼管實(shí)物的性能檢測結(jié)果X80鋼級管線鋼管的性能要求，由表可見，利用本發(fā)明的技術(shù)制造的螺旋焊管達(dá)到了X80鋼級管線鋼管的技術(shù)要求。表8板巻的主要化學(xué)成分(wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>說明書第8/10頁表9板巻(軋制方向30°)拉伸試驗(yàn)值<table>complextableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表IO雙絲焊參數(shù)<table>complextableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表ll焊縫金屬的化學(xué)成分(wt.%)<table>complextableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表12鋼管力學(xué)性能<table>complextableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例3:本實(shí)施例采用的X80鋼板巻的化學(xué)成分和力學(xué)性能如表13、表14所示。鋼管的制造工藝步驟以及焊絲和焊劑的化學(xué)成分與實(shí)施例1相同，焊接時的工藝參數(shù)如表15所示。表16給出的是本實(shí)施例的焊縫金屬的化學(xué)成分，表17給出的是鋼管實(shí)物的性能檢測結(jié)果X80鋼級管線鋼管的性能要求，由表可見，利用本發(fā)明的技術(shù)制造的螺旋焊管達(dá)到了X80鋼級管線鋼管的技術(shù)要求。表13板巻的主要化學(xué)成分(wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表14板巻(軋制方向30°)拉伸試驗(yàn)值<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表15雙絲焊參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表16焊縫金屬的化學(xué)成分(wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表17鋼管力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權(quán)利要求1、一種高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管制造方法，其特征在于焊管的母材采用X80高強(qiáng)度的控軋鋼卷板，其化學(xué)成分為C0.02～0.09％，Si0.10～0.42％，Mn1.50～1.85％，P≤0.022％，S≤0.005％，Cr≤0.45％，Ni≤0.50％，Cu≤0.30％，Mo≤0.35％，Ti≤0.025％，Nb≤0.11％，V≤0.06％，Al≤0.06％，N≤0.008％，B≤0.0005％，Pcm≤0.23％；其加工工序包括開卷、矯平、銑邊、預(yù)彎、成型、內(nèi)焊、外焊、管端擴(kuò)徑、母材分層超聲波檢查、焊縫X射線檢查、水壓試驗(yàn)、焊縫超聲波檢查、管端倒棱、成品檢查等工序。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管制造方法，其特征在于所述銑邊工序的工藝為雙銑邊工藝先粗銑I型坡口，然后精銑X型坡口，鈍邊5-8mm，坡口角度30。-45°。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管制造方法，其特征在于所述預(yù)彎工序的工藝為采用雙輥預(yù)彎機(jī)對巻板的遞送邊和自由邊進(jìn)行預(yù)彎邊，預(yù)彎邊的尺寸為半徑1470mm、長度100130咖。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管制造方法，其特征在于所述內(nèi)焊工序的工藝為釆用雙絲串列埋弧自動焊，第一絲為直流，其電流I=1000~1200A、電壓V-31-33V;第二絲為交流，其電流I=430~470A、電壓V-3537V;焊絲間距d=10~14tm，焊接速度F=1.3~1.6ra/min;所述外焊工序的工藝為采用雙絲串列埋弧自動焊，第一絲為直流，其電流I-1100-1300A、電壓V-3335V;第二絲為交流，其電流I=400~450A、電壓V-3537V;焊絲間3巨d=12~16mm。焊才妄速度K=1.3~1.6m/min;內(nèi)焊、外焊工藝均采用高速焊劑和高韌性埋弧焊絲，并采用跟蹤精度達(dá)到0.25mm的激光焊縫自動跟蹤裝置。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管制造方法，其特征在于所述管端擴(kuò)徑工序的工藝為在鋼管管端300mm范圍內(nèi)進(jìn)行冷擴(kuò)徑，最大擴(kuò)徑量為直徑的1.5%;管端周長偏差土l.5mm，橢圓度偏差小于等于2mm。全文摘要本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管制造方法。焊管的母材采用X80鋼卷板，其化學(xué)成分為C0.02～0.09％，Si0.10～0.42％，Mn1.50～1.85％，P≤0.022％，S≤0.005％，Cr≤0.45％，Ni≤0.50％，Cu≤0.30％，Mo≤0.35％，Ti≤0.025％，Nb≤0.11％，V≤0.06％，Al≤0.06％，N≤0.008％，B≤0.0005％，Pcm≤0.23％；其加工工序包括開卷、矯平、銑邊、預(yù)彎、成型、內(nèi)焊、外焊、管端擴(kuò)徑、母材分層超聲波檢查、焊縫X射線檢查、水壓試驗(yàn)、焊縫超聲波檢查、管端倒棱、成品檢查等工序。用本發(fā)明的技術(shù)制造的Ф1219×18.4mm、X80鋼螺旋焊管，成功的解決了高強(qiáng)度X80鋼螺旋焊管生產(chǎn)制造中成型穩(wěn)定性差和焊縫性能難以滿足技術(shù)要求等問題，大大提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率。文檔編號C22C38/04GK101205587SQ20071018534公開日2008年6月25日申請日期2007年12月10日優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日發(fā)明者侯永高,旭王,晨王,王慶國,王曉香,鵬田,申立群,高俊星申請人:華北石油管理局第一機(jī)械廠