CN103008999A

CN103008999A - 一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺

Info

Publication number: CN103008999A
Application number: CN2012105473125A
Authority: CN
Inventors: 祁超; 王海生; 潘强; 李建明; 谢玉峰; 孙志敏; 谷海龙; 王洋; 陈楠; 郑青昊; 崔明亮; 李建一; 邓志伟; 李军
Original assignee: NORTH CHINA PETROLEUM STEEL PIPE CO Ltd
Current assignee: NORTH CHINA PETROLEUM STEEL PIPE Co.,Ltd.; China National Petroleum Corp; CNPC Bohai Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: CN103008999B

Abstract

本发明公开了一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，涉及螺旋缝埋弧焊管技术领域。该工艺的加工工序包括：管端整圆、管端倒棱、钢管对接、预焊、内焊、外焊、补焊、环缝无损检验。本发明中与传统手工焊单面焊双面成型工艺相比，针对手工焊的焊缝中气孔、夹渣、裂纹等缺陷几率产生大从而影响焊接质量稳定性等问题，大大提高了钢管的对接质量和效率，可大大降低材耗和生产成本，方便了现场施工作业；具备生产满足API5L及相关标准要求对接管的批量产能。

Description

一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺

技术领域

本发明涉及螺旋缝埋弧焊管技术领域。

背景技术

螺旋缝埋弧焊管是将钢卷板按一定的曲率半径进行螺旋弯曲后沿钢板对接的缝隙焊接在一起制成的。由于螺旋缝埋弧焊管具有投资低、生产品种多等优点，因此成为目前国内使用量最多的一种钢管制造方法。对于螺旋焊管，随着钢管管径和壁厚的不断增加，板卷重量与钢管长度之间的矛盾日益突出；如卷重偏离理想值较大，必然要产生短尺管，造成成材率的降低。并且在生产过程中，有很多钢管因为局部管体错边超标、缺陷修磨壁厚超标、母材缺陷等原因造成钢管长度不达标而降级，大大降低了成材率。如能将长度达不到标准要求的钢管通过对接利用起来，将大大提高成材率，降低材耗和生产成本，经济效益显著。API Spec 5L（44版）标准和GB/T9711-2011标准中均有规定：如果协议，可提供对接管。在西气东输二线、中亚管线、陕京三线等重点管线工程中都允许制造商提供符合要求的对接管。如何高效、保质的生产出符合标准要求及工程要求的对接钢管成为目前急需解决的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，本工艺与传统手工焊单面焊双面成型工艺相比，大大提高了钢管的对接质量和效率，可大大降低材耗和生产成本，方便了现场施工作业。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，其特征在于所述对接工艺的工序依次为：管端整圆、管端倒棱、钢管对接、预焊、内焊、外焊、补焊、环缝无损检验。

对上述方案作进一步说明，所述管端倒棱工艺中要求管端开Y型坡口，钝边6～9mm，坡口角度22°～25°。

对上述方案作进一步说明，所述预焊工序的工艺为：采用气体保护焊和气保焊丝，气体是80%Ar+20%CO2，其电流I＝140～160A、电压V＝24～26V，焊接速度V＝0.5～0.6m/min。

对上述方案作进一步说明，所述内焊工艺要求：采用单丝埋弧自动焊，电流特性为直流，其电流I＝500～600A、电压V＝29～33V，焊接速度V＝0.70～0.80m/min。

对上述方案作进一步说明，所述外焊工艺要求：采用双丝串列埋弧自动焊，第一丝为直流，其电流I＝850～950A、电压V＝28～32V；第二丝为交流，其电流I＝500～600A、电压V＝30～34V；焊丝间距d＝10～14mm，焊接速度V＝0.70～0.80m/min。

对上述方案作进一步说明，所述内焊和外焊工艺中所采用焊剂的成分相匹配。

对上述方案作进一步说明，所述环缝无损检验工艺要求：根据API Spec 5L标准要求，进行对接管环焊缝全长无损检验，无损检验工艺采用射线检验和超声波检验两种方法联合检验。

本发明中的工艺与传统手工焊单面焊双面成型工艺相比，针对手工焊的焊缝中气孔、夹渣、裂纹等缺陷几率产生大从而影响焊接质量稳定性等问题，主要增加了管端坡口的设计、预焊工序和环缝自动埋弧焊接，其中管端坡口的设计包括管端整圆、管端倒棱工序，环缝自动埋弧焊接包括内焊和外焊工序。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明中的管端坡口的设计保证焊接过程中能够焊透，并提高焊接速度，改善焊缝形貌，减小焊接线能量，降低焊接热输入对焊接热影响区组织和性能的影响，提高焊缝热影响区的性能；预焊工艺的使用有效的减少热输入以减小焊接变形量保证对接钢管的直度以及有效的消除了大壁厚钢管埋弧焊出现的各种焊接缺陷；环缝自动埋弧焊接，获得良好的外观质量，焊缝与母材平滑过渡，减少和消除咬边等外观缺陷，保证了稳定的焊缝焊接质量和工作效率；大大提高了钢管的对接效率，方便了现场施工作业；可达到生产满足API 5L及相关标准要求对接管的批量产能。

附图说明

图1是本发明中实施例一的硬度测定检测位置图；

图2是本发明中实施例二的硬度测定检测位置图。

具体实施方式

本发明具体涉及一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，该工艺是一种实用性较强的钢管对接工艺，用于螺旋缝埋弧焊管对接的生产中，是一种生产效率高、质量稳定的螺旋缝埋弧焊管对接工艺。该工艺的加工工序依次为：管端整圆、管端倒棱、钢管对接、预焊、内焊、外焊、补焊、环缝无损检验。

下面结合实施例对本发明具体内容及有益效果做进一步的说明。

实施例1：

本实施例中，钢管的外径为F1016mm，壁厚为14.3mm，材质X70钢级螺旋缝埋弧焊管对接制造工艺步骤如下所示（具体工艺参数见表1）：

1、管端整圆、倒棱：调运两根符合标准要求长度的短管，对钢管端部进行整圆，然后通过倒棱设备倒出钝边尺寸为7mm，坡口角度为25°，管段对接后形成50°的Y型坡口。

2、钢管对接：在变频驱动旋转托辊上把两根管段找好对接位置，保证管端螺旋焊缝环向间隔符合标准要求（API Spec 5L要求最小环向间隔应为50mm、西气东输要求160mm～800mm）。

3、预焊：确定符合标准要求的直度后匹配X70材质的CHW-60CФ1.0的气保焊丝，进行环缝气体保护焊打底焊接。

4、内外焊：进行环缝先内后外的埋弧焊接，内焊使用单丝焊，外焊使用双丝焊焊接，内焊和外焊工艺均采用SJ101G+995N按4比1比例混合的烧结焊剂和H08C高韧性埋弧焊丝。焊接工艺参数如表1。

5、环缝无损检验：根据API Spec 5L（44版）标准要求，进行对接管环焊缝全长（100%）无损检验，无损检验工艺采用射线检验和超声波检验两种方法联合检验。

6、成品检验：根据API Spec 5L（44版）标准要求焊缝截面沿整个圆周应均匀规整。任意位置的对接焊缝的几何尺寸和质量应符合相关的规定，钢管直度和局部直度符合（≤0.2%管长，局部直度应≤4.0mm/m）。

7、标志：每个对接管应清楚标识，以识别焊工或操作者。

表1 工艺参数

表2 拉伸试验

表3 导向弯曲试验

表4冲击韧性试验

硬度测定检测位置图，如附图1所示；

表5 硬度测定结果（试样编号：X70-14.3-001）

在实际应用中，由于高钢级管线钢管所用的母材是低碳微合金化的高强度钢，焊接时具有一定的难度。在焊接过程中，为控制焊接接头的性能和焊接质量，通过实验研究，确定了先预焊、然后内焊最后外焊的焊接工艺，内焊采用单丝埋弧自动焊接工艺，外焊采用双丝串列埋弧自动焊接工艺。选择上述焊接工艺参数的主要作用是：预焊使用气体保护焊可以使电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接熔池较小，热影响区窄，焊后变形小，这样管段对接后获得良好的钢管直度。内外焊都采用自动埋弧焊，相比传统的手工焊接其优点是焊缝质量高、生产率高。其中内焊采用单丝。外焊采用双丝串列，第一丝的作用主要是保证熔透深度。需要采用大焊接电流、较低电弧电压；第二丝的作用主要是盖面，即获得良好的外观质量，焊缝与母材平滑过渡，减少和消除咬边，需要采用小焊接电流和较高电弧电压；第一丝与第二丝配合，充分排气、排渣，从而保证焊缝获得良好的焊缝形状，优良的质量。内焊、外焊工艺均采用相匹配的烧结焊剂和高韧性埋弧焊丝，并采用跟踪精度达到0.25mm的激光焊缝自动跟踪装置。

表2-5中给出的是本实施例的对接环焊缝实物的主要性能检测结果和主要性能要求，由表可见，利用本发明的技术制造的螺旋缝埋弧焊管对接环焊缝达到了API Spec 5L及西气东输标准的技术要求。

实施例2：

本实施例，钢管的外径为F1219mm，壁厚为18.4mm，材质X80钢级螺旋缝埋弧焊管对接制造，本埋弧焊管的制造工艺步骤与实施例1相同，其具体实施参数如表6所示。

表6 工艺参数

表7 拉伸试验

表8 导向弯曲试验

表9 冲击韧性试验

硬度测定检测位置图，如附图2所示；

表10 硬度测定结果（ASTM E92-03）

表7-10中给出的是本实施例的对接环焊缝实物的主要性能检测结果和主要性能要求，由表可见，利用本发明的技术制造的螺旋缝埋弧焊管对接环焊缝达到了API Spec 5L及西气东输标准的技术要求。

Claims

1.一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，其特征在于所述对接工艺的工序依次为：管端整圆、管端倒棱、钢管对接、预焊、内焊、外焊、补焊、环缝无损检验。

2.根据权利要求１所述的一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，其特征在于所述管端倒棱工艺中要求管端开Y型坡口，钝边6～9mm，坡口角度22°～25°。

3.根据权利要求１所述的一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，其特征在于所述预焊工序的工艺为：采用气体保护焊和气保焊丝，气体是80%Ar+20%CO2，其电流I＝140～160A、电压V＝24～26V，焊接速度V＝0.5～0.6m/min。

4.根据权利要求１所述的一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，其特征在于所述内焊工艺要求：采用单丝埋弧自动焊，电流特性为直流，其电流I＝500～600A、电压V＝29～33V，焊接速度V＝0.70～0.80m/min。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，其特征在于所述外焊工艺要求：采用双丝串列埋弧自动焊，第一丝为直流，其电流I＝850～950A、电压V＝28～32V；第二丝为交流，其电流I＝500～600A、电压V＝30～34V；焊丝间距d＝10～14mm，焊接速度V＝0.70～0.80m/min。

6.根据权利要求4或5所述的一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，其特征在于所述内焊和外焊工艺中所采用焊剂的成分相匹配。

7.根据权利要求1所述的一种螺旋缝埋弧焊管对接工艺，其特征在于所述环缝无损检验工艺要求：根据API Spec 5L标准要求，进行对接管环焊缝全长无损检验，无损检验工艺采用射线检验和超声波检验两种方法联合检验。