CN101450356A - 一种高强度热弯管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于石油、天然气管道输送的高强度热弯管的制造方法，(1)在弯管机上对弯管一端的直管段再加30～50mm的长度范围逐步加热并喷水和/或通风风冷却，完成后调头，对另一端同样长度的直管段加热并喷水和/或通风冷却；(2)在经过(1)处理的两端直管部位选定弯曲段的两端位置，夹持一端，从另一端开始逐步加热、喷水和/或通风冷却，同时逐步推进弯曲，到夹持一端停机；(3)在平台上划线，确定管端位置，进行管端直径和不圆度测量，如果两者任一项目不合格，对管端大于100mm范围进行扩径处理，满足管端外径和不圆度要求，扩径量控制在1.5％以下，解决了大口径厚壁热弯管试制的难题，弯管所有性能满足技术要求。

Description

一种高强度热弯管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于石油、天然气管道输送的高强度热弯管的制造方法。
背景技术
管道运输是除铁路、公路、水路、航空外另一种高效运输方式，是石油、天然气一种安全、经济和不间断的大规模的输送方式。国民经济和社会发展对油气资源的巨大需求，为长输油气管道工程建设的发展注入了动力，多条大输量、长距离，横跨东西，贯穿南北的输气管道工程的项目研究论证正在进行，未来几年，我国的输气管道建设将会进入一个高速发展的时代。长输管道建设过程中，现场施工需要大量的管道构件，热弯管就是其中最为重要的一种。
长输管道建设高潮的到来，为热弯管生产技术的提高创造了条件，是一个好的机遇，但也是一个挑战。安全、高效输送是长输管道工程设计的基本要求，因此，管道设计对热弯管综合质量的要求往往十分严格，由于我国管线钢发展时间较短，技术水平有限，用于制造高钢级、大口径、大壁厚热弯管的母管质量不高，采用传统的热弯管加工技术所生产的产品难以满足技术要求。
油气管道常用的热弯管按其结构划分，其由位于弯管两端的直管段和中间弯区段共三部分组成。目前一般的制造工艺是采用中频感应加热弯管设备，在需要弯曲加工的钢管圆周形成一条狭窄的环形加热带，并在钢管移动的同时，使其逐步加热弯曲，然后喷水和/或通风冷却，最终完成所需要的角度。随着管道输送压力和输送量的提高，以及对安全性的高要求，弯管材料采用壁厚更厚、强度更高的管线钢，工程技术条件对弯管的力学性能也提出了很高的要求，制造难度越来越大。
正在运行的西气东输天然气管道工程使用的大口径厚壁弯管采用国外特殊订货的直缝埋弧焊管作为弯管母管。为了提高我国自主建设管道的水平和能力，国家重点工程项目中石化“川气出川”天然气管道工程决定进行X70高钢级大厚度(21mm及其以上)热弯管的国产化试制工作。经过多个厂家多次试制，虽然取得了一些进展，但是尚未完全成功，其主要矛盾集中在母管材料和焊缝的性能上。研究发现采用国产X70直缝埋弧焊管试制的弯管，未经感应加热的直管段的母材和焊缝的性能不能满足技术要求，而弯区段的性能满足要求。据此来看，弯管过程的二次加热可以改善材料和焊缝的性能。
热弯管现行技术还有一种特殊制造工艺技术。由于一般的制造工艺生产的弯管直管段与弯区段存在加热与不加热的过渡区，材料的性能由于热影响引起的变化，过渡区性能不能满足要求，在此情况下，采用这种特殊制造工艺技术对直管段也进行与弯区段同样的加热和冷却，但不进行弯曲，这样制造的弯管不存在过渡区，整根弯管材料状态一致，性能均匀。但是采用这种制造技术需要一种特殊弯管设备，一般弯管厂设备没有此功能，如果改造需要花费很大的费用。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用现有常规弯管设备，对弯管全管段进行二次加热，生产力学性能满足技术要求的热弯管，采用一般用于螺旋埋弧焊管的管端扩径工艺来解决由于对直管段加热引起的缩径和不圆度变化。
本发明涉及一种用于石油、天然气管道输送的大口径(外径800mm以上)热弯管的制造技术，该技术的特点如下：
(1)根据工程技术规定的直管段长度、弯曲半径和需要弯制的角度，考虑加工量，确定需要使用母管的长度；
(2)在弯管机上从钢管一端开始，对弯管一端的直管段再加30～50mm长度范围逐步加热并喷水和/或通风风冷却，完成后调头，对另一端同样长度的直管段加热并喷水和/或通风冷却；
(3)在经过(2)处理的两端直管部位选定弯曲段的两端位置，夹持一端，从另一端开始逐步加热、喷水和/或通风冷却，同时逐步推进弯曲，到夹持一端停机；
(4)在平台上划线，确定管端位置，进行管端直径和不圆度测量，如果两者任一项目不合格，对管端大于100mm范围进行扩径处理，满足管端外径和不圆度要求，扩径量控制在小于1.5％。
发明的效果
表1为采用同样的母管，用传统的弯管技术和该专利技术制造的φ1016×21mm，X70级别热弯管主要力学性能的对比，可以看出，采用专利技术制造的弯管，消除了直管段母材和焊缝的力学性能不合格项目，所有性能满足技术要求，在现有设备和技术水平下很好的解决了大口径厚壁热弯管试制的难题，在某弯管厂试制出满足工程技术条件要求的弯管。
表1  一般制造技术与专利制造技术试制的弯管的主要性能的对比
Figure A200710178676D00051
Figure A200710178676D00061
＊一般制造技术制造的弯管直管段母材屈强比不合格。
表1续  一般制造技术与专利制造技术试制的弯管的主要性能的对比
Figure A200710178676D00062
＊一般制造技术制造的弯管直管段母材在一20℃条件下的夏比冲击功不合格。
附图说明
图1高强度热弯管待弯管结构示意图。
图2高强度热弯管结构示意图。
其中：a、f为端部，ab、ef为直管段，be为弯管段，ac、df为对两端加热的长度。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的高强度热弯管的制造方法进行详细地说明。
(1)根据工程技术规定的直管段长度、弯曲半径和需要弯制的角度，考虑加工量，确定需要使用母管的长度；
(2)在弯管机上从钢管一端开始，对弯管一端的直管段再加30～50mm长度范围(图1ac段)逐步加热并喷水和/或通风风冷却；完成后调头，对另一端同样长度(图1df段)加热并喷水和/或通风冷却；
(3)装夹夹持端，确定直管段位置b、e，从部位e开始逐步加热、喷水和/或通风冷却，并推进弯曲，到规定部位b停机；
(4)在平台上划线，确定管端位置，进行管端直径和不圆度测量，如果两者任一项目不合格，对管端大于100mm范围进行扩径处理，满足管端外径和不圆度要求，扩径量控制在小于1.5％。
在国家重点工程项目中石化“川气出川”天然气管道工程用热弯管的国产化试制过程中，采用主要化学成分(质量分数％)为表2，力学性能为表3φ1016×21mm的X70钢级直缝埋弧焊管作为母管，采用的感应加热弯管主要工艺参数为：加热温度940～1050℃，弯曲推进速度20～60mm/min，冷却方式为水冷，并采用该制造技术，生产弯管的主要列学性能(见表1)，满足工程技术条件的要求(Rm≥570MPa，Rt0.5≥485MPa，A≥％，-20℃母材AkV≥70J，-20℃焊缝AkV≥60J)。
表2  试验材料的化学成分(质量分数％)
 
C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb
0.055 0.30 1.55 0.016 0.004 0.027 0.22 0.12 0.03
表3  试验材料的力学性能
 
规格(mm) 抗拉强度Rm/MPa   屈服强度Rp0.2/MPa 延伸率A5/％  夏比冲击吸收功AkV/J(-20℃)  
母材 646 497 45 293
焊缝 664 / / 178

Claims (1)

1、一种高强度热弯管的制造方法，其特征在于：
(1)在弯管机上从钢管一端开始，对弯管一端的直管段再加30～50mm长度范围逐步加热并喷水和/或通风风冷却，完成后调头，对另一端同样长度的直管段加热并喷水和/或通风冷却；
(2)在经过(1)处理的两端直管部位选定弯曲段的两端位置，夹持一端，从另一端开始逐步加热、喷水和/或通风冷却，同时逐步推进弯曲，到夹持一端停机；
(3)在平台上划线，确定管端位置，进行管端直径和不圆度测量，如果两者任一项目不合格，对管端大于100mm范围进行扩径处理，满足管端外径和不圆度要求，扩径量控制在小于1.5％。
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