CN106271387A - 内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的制造方法 - Google Patents

内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的制造方法，包括：步骤S4：将钢板两边加工为X型坡口并将坡口附近打磨干净；步骤S5：将钢板两边冷弯成需要弧度；步骤S6：将钢板折弯成管坯；步骤S7：将管坯进行合缝并定位打底焊；步骤S8：钢管两端坡口处焊接引熄弧板；步骤S9-1：用单丝埋弧焊焊接钢管内壁坡口；步骤S10：埋弧焊焊接钢管外壁坡口；步骤S9-2：用单丝埋钨极氩弧焊焊接钢管内壁坡口；步骤S11：去掉引熄弧板；步骤S15：对钢管全长进行扩径。钢管由两种金属材质复合成：外层为L415M，内层为耐腐蚀合金层LC2242，采用JCOE成型，自动焊焊接，焊缝质量稳定，效率高。

Description

内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种直缝焊接钢管的制造方法，特别涉及一种内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的制造方法。
背景技术
腐蚀是机械零部件3种主要失效方式(磨损、腐蚀和疲劳)之一，腐蚀问题直接关系到国民经济的各个领域，腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大，随着工业化的进程，腐蚀问题日趋严重，也来越受重视。对于输送腐蚀介质的管道而言，为防止管道在服役期间发生泄漏、破坏，危害人与环境，耐腐蚀性至关重要。为解决腐蚀问题，通常使用价格昂贵的较厚的耐腐蚀合金(耐腐蚀合金强度低)，或使用价格低廉很厚的高强度碳钢加防腐层(寿命短，可靠性差)，还有一种是采用高强度碳钢和耐腐蚀合金覆合成的复合材料。相比较而言，复合材料最为经济、可靠和可行，基于此情况，内覆耐腐蚀合金钢管的应用也日趋广泛。但复合材料由两种不同材质的金属覆合而成，成分性能差异大，给热加工如焊接加工带来问题如热裂纹、气孔和熔合不良；目前采用手工焊的方法，生产率低，质量难以保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了避免焊缝出现热裂纹，大大减少气孔和熔合不良的缺陷，提供一种内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的制造方法，采用JCOE成型(即，将钢板按J型、C型、O型的顺序成型)，自动焊焊接，焊缝质量稳定，效率高，是手工焊的300％以上。
一种内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的制造方法，其特点在于，该制造方法包括：
步骤S4：将钢板两侧边铣削成坡口，并将坡口及钢板内外壁两侧25mm范围内进行清理，直至露出金属光泽；
步骤S5：将钢板两边冷弯成需要弧度；
步骤S6：将钢板折弯成管坯；
步骤S7：将管坯进行合缝，形成X型坡口，并使用自动气体保护焊进行定位打底焊；
步骤S8：在形成的钢管的两端坡口处焊接引熄弧板；
步骤S9-1：使用单丝埋弧焊焊接钢管的内壁坡口，焊后内壁坡口深度大于耐腐蚀合金层厚度0.7～1.5mm；
步骤S10：使用多丝埋弧焊焊接钢管的外壁坡口；
步骤S9-2：使用直流正接法的单丝钨极氩弧焊焊接钢管的内壁坡口；
步骤S11：去掉引熄弧板；
步骤S15：对钢管全长进行扩径，以消除残余应力，保证钢管外形尺寸符合要求。
其中，步骤S9-1是对钢管的内壁坡口的第一次焊接，焊后内壁坡口深度大于耐腐蚀合金层厚度0.7～1.5mm，使得第一次焊接与内覆的耐腐蚀合金层还保持一定的距离，实际是焊接在基层上的，还没有焊接在内覆的耐腐蚀合金层上，这样可以有效保护内覆的耐腐蚀合金层。随后，步骤S10，使用多丝埋弧焊焊接钢管的外壁坡口，完成外壁坡口的焊接，效率高。然后，步骤S9-2再焊接钢管的内壁坡口，使用单丝钨极氩弧焊焊接，可以避免焊接过程中温度过高，有效保护内覆的耐腐蚀合金层。同时还能避免因成分性能差异大，给热加工如焊接加工带来的如热裂纹、气孔和熔合不良等问题。
较佳地，所述钢板为复合钢板，基层为L415M，厚度大于或等于12.0mm，内覆的耐腐蚀合金层为LC2242，厚度大于或等于3.0mm。
制造内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的主要原材料为L415M+LC2242复合钢板，基层为L415M(GB/T 9711石油天然气行业管线输送***用钢管)，厚度≥12.0mm，覆层为LC2242(SY/T 6623内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范)，厚度≥3.0mm；基层化学成分(max，wt％)如下：
覆层化学成分(max，wt％)如下：
基层为L415M，属常用管线用低碳合金钢，其屈服强度为415～565MPa，抗拉强度为520～760MPa，具有高的强度和韧性，可保证钢管的强度；覆层为LC2242，属镍基合金，在镍中同时加入了Cr、Mo元素，具有单相奥氏体结构，具有优异的耐蚀性能。它在氧化性介质和还原性介质中都具有很好的抗腐蚀能力，特别是在有F-，Cl-等离子的氧化性酸中、在有氧和氧化剂存在的还原性酸中、在氧化性酸和还原性酸的混合酸中、在湿氯和含氯气的水溶液中均具有其它耐蚀合金难以相比的耐蚀性，可保证钢管的耐蚀性。
较佳地，在步骤S7中，使用80％Ar+20％CO2混合气体，Φ3.2mm的MK·GX70焊丝进行的单丝气体保护焊焊接1道。
较佳地，在步骤S9-1中，采用Φ3.2mm的MK·GX70焊丝和烧结焊剂进行单丝埋弧焊焊接1道，并控制焊后内壁坡口深度大于耐腐蚀合金层厚度1mm。
较佳地，在步骤S9-2中，采用Φ1.2mm的SNi6625镍基焊丝(符合GB/T15620-2008镍及镍合金焊丝)和保护气100％Ar进行直流正接法的单丝钨极氩弧焊焊接3～5道，道间温度小于等于150℃。
控制焊接的道间温度，是为了有效保护内覆的耐腐蚀合金层，确保焊缝金属及热影响区避免过热导致组织晶粒粗大，产生热裂纹，也保证了耐腐蚀合金层的耐腐蚀性能。
较佳地，在步骤S10中，采用Φ4.0mm的MK·GX70焊丝和烧结焊剂进行多丝埋弧焊焊接1道。
多丝埋弧焊可以大大提高焊接效率，焊接1道即可完成对外壁坡口的焊接。
较佳地，在步骤S15中，使用钢管扩径机对钢管全长进行冷扩径，以消除残余应力，并保证钢管外形尺寸符合要求。
较佳地，该制造方法在步骤S4之前还包括：
步骤S1：对原材料进行超声波探伤，理化试验，结果合格才能使用；
步骤S2：使用等离子弧将钢板进行垂直切割到需要尺寸；
步骤S3：对钢板进行标识。
该些步骤是在对钢板进行弯折和焊接前的准备工作。
较佳地，该制造方法在步骤S11之后、S15之前还包括：
步骤S12：对焊缝进行射线探伤，检查焊缝质量；
步骤S13：对焊缝进行超声波探伤,检查焊缝质量；
步骤S14：对焊缝有缺陷处进行返修。
该些步骤是在焊接后对钢管的检查。
较佳地，该制造方法在步骤S15之后还包括：
步骤S16：对钢管进行校直，保证钢管直线度符合要求；
步骤S17：对钢管进行水压试验，检查钢管的致密性；
步骤S18：对焊缝进行超声波探伤，检验水压试验后焊缝质量；
步骤S19：取样进行理化试验，检验钢管的性能指标；
步骤S20：对焊缝进行射线探伤，检验水压试验后焊缝质量；
步骤S21：对管端150mm范围内的焊缝修磨，使其高度为0～0.5mm；
步骤S22：对管端机械加工，使管端符合要求；
步骤S23：对钢管两端进行环向超声波和剩磁检测；
步骤S24：测量钢管长度和重量；
步骤S25：检验钢管外观、尺寸并印刷标志；
步骤S26：将合格钢管入库存放。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：采用JCOE成型，自动焊焊接，焊缝质量稳定，效率高，是手工焊的300％以上，并可避免焊缝出现热裂纹，大大减少气孔和熔合不良等缺陷。并且，通过先焊接内壁坡口1道，随后焊接外壁坡口，再焊接内壁坡口若干道，从而完成整个X型坡口的焊接，使得内壁坡口焊接时的温度不会过高，有效地保护了内覆的耐腐蚀合金层，内覆的耐腐蚀合金层可以保证厚度，整个钢管在焊缝处的各种特性也能得到保证。而且相比于直接焊接完内壁坡口再焊接外壁坡口，在保证焊缝质量的前提下，本发明的制造方法还能大大提升作业效率。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的制造方法的制造流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
图1示出了本发明的一个具体实施例下的制造流程。下面参考附图，介绍本发明所述的制造方法，其包括以下步骤：
步骤S1：对原材料进行UT(Ultrasonic Testing，超声波探伤)，理化试验，结果合格才能使用；
步骤S2：使用等离子弧将钢板进行垂直切割到需要尺寸；
步骤S3：对钢板进行标识；
步骤S4：将钢板两侧边铣削成坡口，并将坡口及钢板内外壁两侧25mm范围内进行清理，直至露出金属光泽；
步骤S5：将钢板两边冷弯成需要弧度；
步骤S6：将钢板折弯成管坯；
步骤S7：将管坯进行合缝，形成X型坡口，并使用自动气体保护焊进行定位打底焊；
使用80％Ar+20％CO2混合气体，Φ3.2mm的MK·GX70焊丝进行的单丝气体保护焊焊接1道，MK·GX70焊丝可从宜昌猴王焊丝有限公司购得，为市售可得；
步骤S8：在形成的钢管两端坡口处焊接引熄弧板；
步骤S9-1：使用单丝埋弧焊焊接钢管的内壁坡口，焊后内壁坡口深度大于耐腐蚀合金层厚度0.7～1.5mm；
采用Φ3.2mm的MK·GX70焊丝和烧结焊剂(焊剂要求符合标准ISO14174-S A FB 1AC H5)进行单丝埋弧焊焊接1道，较佳地，控制焊后内壁坡口深度大于耐腐蚀合金层厚度1mm左右，MK·GX70焊丝可从宜昌猴王焊丝有限公司购得，为市售可得；
步骤S10：使用多丝埋弧焊焊接钢管的外壁坡口；
采用Φ4.0mm的MK·GX70焊丝和烧结焊剂(焊剂要求符合标准ISO14174-S A FB 1AC H5)进行多丝埋弧焊焊接1道，MK·GX70焊丝可从宜昌猴王焊丝有限公司购得，为市售可得；
步骤S9-2：使用直流正接法的单丝钨极氩弧焊焊接钢管的内壁坡口；
采用Φ1.2mm的SNi6625(GB/T 15620-2008镍及镍合金焊丝)焊丝和保护气100％Ar进行直流正接法的单丝钨极氩弧焊焊接3～5道，道间温度≤150℃；
步骤S11：去掉引熄弧板；
步骤S12：对焊缝进行RT(Radiographic Testing，射线探伤)，检查焊缝质量；
步骤S13：对焊缝进行UT,检查焊缝质量；
步骤S14：对焊缝有缺陷处进行返修；
步骤S15：对钢管全长进行扩径，以消除残余应力，保证钢管外形尺寸符合要求；
较佳地，使用钢管扩径机对钢管全长进行冷扩径；
步骤S16：对钢管进行校直，保证钢管直线度符合要求；
步骤S17：对钢管进行水压试验，检查钢管的致密性；
步骤S18：对焊缝进行UT，检验水压试验后焊缝质量；
步骤S19：取样进行理化试验，检验钢管的性能指标；
步骤S20：对焊缝进行RT，检验水压试验后焊缝质量；
步骤S21：对管端150mm范围内的焊缝修磨，使其高度为0～0.5mm；
步骤S22：对管端机械加工，使管端符合要求；
步骤S23：对钢管两端进行环向超声波和剩磁检测；
步骤S24：测量钢管长度和重量；
步骤S25：检验钢管外观、尺寸并印刷标志；
步骤S26：将合格钢管入库存放。
通过采用自动焊的焊接方法，焊缝质量稳定，效率是手工焊的300％以上，并可避免焊缝出现热裂纹，大大减少气孔和熔合不良等缺陷。
本领域的技术人员可以理解，本技术方案可以不仅使用在内覆耐腐蚀合金(L415M+LC2242)直缝焊接钢管的制造上，同样可以适用于其它特殊钢种的制造上。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种内覆耐腐蚀合金直缝焊接钢管的制造方法，其特征在于，该制造方法包括：
步骤S4：将钢板两侧边铣削成坡口，并将坡口及钢板内外壁两侧25mm范围内进行清理，直至露出金属光泽；
步骤S5：将钢板两边冷弯成需要弧度；
步骤S6：将钢板折弯成管坯；
步骤S7：将管坯进行合缝，形成X型坡口，并使用自动气体保护焊进行定位打底焊；
步骤S8：在形成的钢管的两端坡口处焊接引熄弧板；
步骤S9-1：使用单丝埋弧焊焊接钢管的内壁坡口，焊后内壁坡口深度大于耐腐蚀合金层厚度0.7～1.5mm；
步骤S10：使用多丝埋弧焊焊接钢管的外壁坡口；
步骤S9-2：使用直流正接法的单丝钨极氩弧焊焊接钢管的内壁坡口；
步骤S11：去掉引熄弧板；
步骤S15：对钢管全长进行扩径，以消除残余应力，保证钢管外形尺寸符合要求。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述钢板为复合钢板，基层为L415M，厚度大于或等于12.0mm，内覆的耐腐蚀合金层为LC2242，厚度大于或等于3.0mm。
3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在步骤S7中，使用80％Ar+20％CO2混合气体，Φ3.2mm的MK·GX70焊丝进行的单丝气体保护焊焊接1道。
4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在步骤S9-1中，采用Φ3.2mm的MK·GX70焊丝和烧结焊剂进行单丝埋弧焊焊接1道，并控制焊后内壁坡口深度大于耐腐蚀合金层厚度1mm。
5.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在步骤S9-2中，采用Φ1.2mm的SNi6625焊丝和保护气100％Ar进行直流正接法的单丝钨极氩弧焊焊接3～5道，道间温度小于等于150℃。
6.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在步骤S10中，采用Φ4.0mm的MK·GX70焊丝和烧结焊剂进行多丝埋弧焊焊接1道。
7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤S15中，使用钢管扩径机对钢管全长进行冷扩径，以消除残余应力，并保证钢管外形尺寸符合要求。
8.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该制造方法在步骤S4之前还包括：
步骤S1：对原材料进行超声波探伤，理化试验，结果合格才能使用；
步骤S2：使用等离子弧将钢板进行垂直切割到需要尺寸；
步骤S3：对钢板进行标识。
9.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该制造方法在步骤S11之后、S15之前还包括：
步骤S12：对焊缝进行射线探伤，检查焊缝质量；
步骤S13：对焊缝进行超声波探伤,检查焊缝质量；
步骤S14：对焊缝有缺陷处进行返修。
10.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，该制造方法在步骤S15之后还包括：
步骤S16：对钢管进行校直，保证钢管直线度符合要求；
步骤S17：对钢管进行水压试验，检查钢管的致密性；
步骤S18：对焊缝进行超声波探伤，检验水压试验后焊缝质量；
步骤S19：取样进行理化试验，检验钢管的性能指标；
步骤S20：对焊缝进行射线探伤，检验水压试验后焊缝质量；
步骤S21：对管端150mm范围内的焊缝修磨，使其高度为0～0.5mm；
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