CN102950432A - Q245r直缝埋弧焊天然气放空管制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法，其加工工序主要包括：铣边、JCO成型、内焊、外焊、机械扩径和焊后热处理；所述铣边工艺的上下坡口角度均为45°，钝边高度为4.8mm。本发明的有益效果如下：铣边工艺中加工坡口的目的是保证焊接过程能够完全焊透，形成合适的焊缝形貌，避免高速焊接过程中出现未焊透等缺陷，确保焊接接头的质量，实现优质高产；通过对上述JCO成型、内焊、外焊、机械扩径和焊后热处理步骤工艺的改进使得生产出的钢管整体性能好、符合GB150标准要求的Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法。

Description

Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法
技术领域
本发明涉及天然气设备技术领域。
背景技术
石油天然气作为重要能源，在我国能源结构中所占比例不断增加，人们的日常生产和生活对天然气的需求都很旺盛。利用长距离的管线将石油天然气从生产地运送到使用目的地，是一种安全、高效的运输方法，目前已成为陆上油气输送的主要方式。随着我国经济发展，油气需求量不断上升，预计未来五到十年，我国天然气管网建设将迎来新一轮高峰。
天然气处理厂作为天然气管网建设中的一个重要组成部分，是需要进行重点建设的项目。在天然气处理厂生产过程中，天然气经过处理后产生的尾气主要含有H2S，为了避免对环境的污染以及避开一些不安全因素，需通过放空燃烧的方式对这些尾气进行处理。目前天然气处理厂进行天然气放空燃烧需要把放空管放置在室外的地面上，由于天然气处理厂大都设在西北地区，室外温度多在零下20度左右，目前市面上没有一种可以满足低温条件下天然气处理放空燃烧的直缝埋弧焊管，因此对这种直缝埋弧焊天然气放空管的制造成为研究的重点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种钢管整体性能好、符合GB150标准要求的Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法，其加工工序主要包括：铣边、JCO成型、内焊、外焊、机械扩径和焊后热处理；所述铣边工艺的上下坡口角度均为45°，钝边高度为4.8mm。
所述JCO成型工艺采用管径为711mm、壁厚为10mm的钢管，主要步骤如下：首先利用JCO成型机将钢板的一半进行17～21步冲压，压成“J”形，然后将钢板的另一半进行17～21步冲压，压成“C”形，最后在整个钢板的中间冲压一次，形成开口的“O”形；上述冲压工艺中，单次压下量为185mm。 
所述内焊工艺为采用三丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，焊丝直径为3.6～4.4mm，第二丝和第三丝为交流，焊丝直径为2.9～3.5mm；钢管焊接工艺参数为：第一丝电流为540～660A，电压为31～37V；第二丝电流为450～550A，电压为34～42V；第三丝电流为405～495A，电压为36～44V；焊接速度为1.4～1.8m/min；焊接线能量为19.5～23.5KJ/cm。
所述外焊工艺为采用三丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，焊丝直径为3.6～4.4mm，第二丝和第三丝为交流，焊丝直径为2.9～3.5mm；钢管焊接工艺参数为：第一丝电流为720～880A，电压为31～37V；第二丝电流为405～495A，电压为34～42V；第三丝电流为405～495A，电压为36～44V；焊接速度为1.4～1.8m/min；焊接线能量为21.1～25.7KJ/cm。
所述机械扩径工艺对钢管全长进行0.5%～1.2%扩径。
所述焊后热处理工艺为现场采用电阻丝对焊缝进行局部加热和保温措施；控制升温阶段的温度上升速度小于150℃/h；在温度达到580～620℃时，保温50min；控制冷却阶段的温度下降速度小于150℃/h。
本发明选择Q245R钢种的目的是适应低温的室外环境，该钢种具有良好的耐低温性能。
本发明的有益效果如下：
（1）铣边工艺中加工坡口的目的是保证焊接过程能够完全焊透，形成合适的焊缝形貌，避免高速焊接过程中出现未焊透等缺陷，确保焊接接头的质量，实现优质高产。 
（2）在JCO成型工艺中，根据钢板宽度、厚度、强度和模具尺寸，精确分析确定合理的冲压次数和单次压下量，解决了Q245R钢级、直径为711mm、壁厚为10mm的直缝埋弧焊管JCO成型过程中钢板回弹小，管形不便于控制的问题，根据分析结果和现场试验，分析钢板成型过程弹复量，合理确定每道次压下量，使钢管成型后具有良好的圆度和管体直度。
（3）焊接工艺中，确定焊接参数时，充分考虑三丝焊中各丝的作用，通过合理设定各丝电流、电压、角度、焊丝间距及焊接速度，使焊缝获得合适熔透深度和良好的形貌，同时有利于焊接过程中气体及保护渣上浮；在此基础上，为了减小焊接热对热影响区韧性的影响，对各丝电流电压进一步优化，采取了较低的焊丝能量，保证焊接热影响区的性能；焊缝最终获得以针状铁素体及板条贝氏体为主的、具有良好韧性的组织，同时焊接热影响区获得细小粒状贝氏体及板条贝氏体的组织，解决了钢管焊接接头韧性问题。
（4）扩径工艺中，根据钢管成型后的外观尺寸情况，通过数值分析确定获得最佳效果的扩径率，通过现场试验和对相关性能数据分析的结果进行再验证，确定最佳扩径工艺，确保钢管扩径后外观尺寸和理化性能符合标准要求，解决了钢管在机械扩径时由于加工硬化导致强度增加、韧性和均匀延伸率降低的问题，同时也改善了管端圆度和管体直度等重要外观指标.
（5）焊后热处理工艺中，通过认真研究，设计出合理的热处理参数。通过现场验证，确保设计的热处理参数能满足要求，也能保证钢管的外形尺寸变化在可控范围内，钢管的圆度及直线度满足GB150标准要求。
具体实施方式
实施例
采用化学成分质量百分比符合GB713-2008标准，显微组织为PF+B组织的Q245R正火状态钢板进行直缝埋弧焊管的制造，其制造工艺过程为：
超声波钢板自动探伤：利用全自动钢板超声波探伤设备，对钢板两侧板边50mm范围内及中间部位进行检查。
铣边：钢板的上下坡口角度均为45°，钝边高度为4.8mm。
预弯边：根据钢管曲率要求和管径尺寸要求，利用预弯边机对板边弯曲至符合要求的曲率。
JCO成型：采用管径为711mm、壁厚为10mm的钢管，主要步骤如下：首先利用JCO成型机将钢板的一半进行19步冲压，压成“J”形，然后将钢板的另一半进行19步冲压，压成“C”形，最后在整个钢板的中间冲压一次，形成开口的“O”形；上述冲压工艺中，单次压下量为185mm；
预焊：通过调整焊缝预焊机压辊的位置，使成型后的钢管的焊接坡口良好的匹配在一起，保证错边、缝隙尺寸符合要求，同时采用气体保护焊接方式进行焊接，形成连续、规范质量稳定的预焊焊缝，确保内外精焊时钢管焊接工况稳定。
内焊：采用三丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，焊丝直径为4.0mm，第二丝和第三丝为交流，焊丝直径为3.2mm；钢管焊接工艺参数为：第一丝电流为600A，电压为34V；第二丝电流为500A，电压为38V；第三丝电流为450A，电压为40V；焊接速度为1.6m/min；焊接线能量为21.5KJ/cm。
外焊：采用三丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，焊丝直径为4.0mm，第二丝和第三丝为交流，焊丝直径为3.2mm；钢管焊接工艺参数为：第一丝电流为800A，电压为34V；第二丝电流为450A，电压为38V；第三丝电流为450A，电压为40V；焊接速度为1.6m/min；焊接线能量为23.4KJ/cm。
第一次管端超声波手动检查：对管端300mm范围内的焊缝及焊缝两侧区域进行手动超声波检查。
第一次超声波自动检查：对焊接后的钢管内外焊缝及焊缝两侧热影响区部分进行超声波检查。
第一次X射线检查：采用图像处理系统对焊接后的钢管内外焊缝进行100%的工业电视检查，保证探伤灵敏度。
机械扩径：对钢管全长进行0.8%扩径以提高钢管的外观尺寸精度，如椭圆度、直线度，并改善钢管的内应力分布状态。
管端加工：对钢管端面进行加工，保证平整，为下一步水压试验的密封良好做好准备。
水压试验：对钢管进行100%的静水压试验，试验压力为规定最小屈服强度的90%～100%，检查钢管的强度水平以及是否存在泄漏点。
坡口加工：将上述检验合格的钢管进行管端加工，达到顾客要求的管端坡口尺寸要求。
第二次超声波检查：对扩径、水压后的钢管内外焊缝及焊缝两侧热影响区部分进行100%的检查，以排除扩径、水压可能产生的缺陷。
第二次X射线检查：对扩径、水压后的钢管内外焊缝进行100%的工业电视检查和管端拍片检查，以排除扩径、水压可能产生的缺陷。
第二次管端超声波手动检查：对管端300mm范围内的管体、焊缝及焊缝两侧热影响区部分、坡口面进行检查。
外观尺寸检查：根据设计要求对成型钢管外观尺寸进行测量；
焊后热处理：根据设计的热处理参数对焊缝及焊缝两侧热影响区部分进行热处理，释放焊接内应力。
外观经查和防腐涂层：对热处理完毕的钢管进行管端椭圆度和管体直度检查，合格钢管按照设计要求对钢管内壁或者外壁进行涂层和防腐处理。 

Claims (6)

1.一种Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法，其特征在于，其加工工序主要包括：铣边、JCO成型、内焊、外焊、机械扩径和焊后热处理；所述铣边工艺的上下坡口角度均为45°，钝边高度为4.8mm。
2.根据权利要求1所述的Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法，其特征在于，所述JCO成型工艺采用管径为711mm、壁厚为10mm的钢管，主要步骤如下：首先利用JCO成型机将钢板的一半进行17～21步冲压，压成“J”形，然后将钢板的另一半进行17～21步冲压，压成“C”形，最后在整个钢板的中间冲压一次，形成开口的“O”形；上述冲压工艺中，单次压下量为185mm。 
3.根据权利要求1所述的Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法，其特征在于，所述内焊工艺为采用三丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，焊丝直径为3.6～4.4mm，第二丝和第三丝为交流，焊丝直径为2.9～3.5mm；钢管焊接工艺参数为：第一丝电流为540～660A，电压为31～37V；第二丝电流为450～550A，电压为34～42V；第三丝电流为405～495A，电压为36～44V；焊接速度为1.4～1.8m/min；焊接线能量为19.5～23.5KJ/cm。
4.根据权利要求1所述的Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法，其特征在于，所述外焊工艺为采用三丝埋弧自动焊在钢管内侧焊接坡口进行焊接，第一丝采用直流反接，焊丝直径为3.6～4.4mm，第二丝和第三丝为交流，焊丝直径为2.9～3.5mm；钢管焊接工艺参数为：第一丝电流为720～880A，电压为31～37V；第二丝电流为405～495A，电压为34～42V；第三丝电流为405～495A，电压为36～44V；焊接速度为1.4～1.8m/min；焊接线能量为21.1～25.7KJ/cm。
5.根据权利要求1所述的Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法，其特征在于，所述机械扩径工艺对钢管全长进行0.5%～1.2%扩径。
6.根据权利要求1所述的Q245R直缝埋弧焊天然气放空管制造方法，其特征在于，所述焊后热处理工艺为现场采用电阻丝对焊缝进行局部加热和保温措施；控制升温阶段的温度上升速度小于150℃/h；在温度达到580～620℃时，保温50min；控制冷却阶段的温度下降速度小于150℃/h。
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