CN106624612A - 一种厚壁螺旋钢管高速埋弧焊工艺 - Google Patents

一种厚壁螺旋钢管高速埋弧焊工艺 Download PDF

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Abstract

一种厚壁螺旋埋弧焊钢管高速埋弧焊工艺，该工艺步骤为：（1）选取壁厚为15~18.4mm、材质为X80及以下钢级管线钢钢卷开平后，钢带在焊管机组递送机的牵引下先采用I型刀盘的铣边机将钢带两侧加工I型坡口，随后加工成X型对称坡口；（2）除锈；（3）钢管螺旋成型的同时同步进行内外双丝埋弧自动焊（4）质量检查。本发明既保证焊缝的外观质量，又保证焊接接头的强韧性和焊接速度。

Description

一种厚壁螺旋钢管高速埋弧焊工艺
技术领域
本发明属钢管焊接技术领域。
背景技术
随着全球经济的发展对石油和天然气的需求不断增加，管道输送以其安全性和高效性促使油气管道工程建设进一步发展，使包括螺旋埋弧焊钢管在内的油气输送管线钢钢管在世界上得到广泛应用。在螺旋埋弧焊钢管的生产过程中，焊接速度直接影响钢管的生产效率，因此生产螺旋埋弧焊钢管的企业为了取得更好的经济效益，从提升焊管装备能力及焊接工艺设计水平着手在保证螺旋埋弧焊钢管质量的前提下不断提高焊接速度。以壁厚12.7mm、17.5mm螺旋埋弧焊钢管为例，钢管焊接速度已从过去的1.4m/mim、1.1m/min分别提高2.2m/min、1.7m/min。目前壁厚10~15mm油气输送用薄壁螺旋埋弧焊钢管焊接速度一般为1.5~2.2m/min，壁厚15~18.4 mm油气输送用厚壁螺旋埋弧焊钢管焊接速度一般为1.3~1.7m/min。由于薄壁螺旋埋弧焊钢管的焊接速度上限已达2m/min以上，且薄壁螺旋埋弧焊钢管通常较厚壁螺旋埋弧焊钢管管径小、曲率较大，因此限制了内焊点的偏心距的调整空间，为保证焊缝焊接质量无法进一步提高薄壁螺旋埋弧焊钢管的焊接速度。而厚壁螺旋埋弧焊钢管管径通常较大，曲率较小，相比薄壁螺旋埋弧焊钢管内焊点的偏心距的调整空间更大，有条件进一步提高厚壁螺旋埋弧焊钢管的焊接速度达到2.0m/min，进一步提高厚壁螺旋埋弧焊钢管的生产效率及企业经营效益。但要实现厚壁螺旋埋弧焊钢管的焊接速度达到2.0m/min必须解决厚壁螺旋埋弧焊钢管高速焊接时中铣边机加工焊接坡口的能力提升、焊接电源的负载能力提升、焊接规范的合理匹配、焊丝焊剂的合理匹配，确保焊接坡口的稳定性、焊接电源的可靠性、焊接接头质量的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厚壁螺旋钢管高速埋弧焊工艺，该工艺既保证焊缝的外观质量，又保证焊接接头的强韧性和焊接速度。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种厚壁螺旋埋弧焊钢管高速埋弧焊工艺，其特征在于：
该工艺步骤为：
（1）选取壁厚为15~18.4mm、材质为X80及以下钢级管线钢钢卷开平后，钢带在焊管机组递送机的牵引下先采用I型刀盘的铣边机将钢带两侧加工I型坡口，坡口角度0°，随后采用X型刀盘的铣边机将钢带两侧I型坡口加工成X型对称坡口，内外坡口角度33~37°，钝边尺寸控制在7~9mm；（2）对钢带表面铁锈采用圆柱型钢刷对坡口两侧100mm范围机械除锈至钢板本色；
（3）除锈完成的钢带进入成型器卷成螺旋缝钢管，钢管螺旋成型的同时同步进行内外双丝埋弧自动焊，其中内焊是在钢管内侧焊接坡口进行焊接，外焊是在钢管外侧焊接坡口进行焊接，内外双丝埋弧自动焊焊接电源均为DC-3000+AC-1200大容量双丝焊接电源；
（4）进行焊缝外观质量及宏观形貌检查、焊缝及热影响区超声波及X射线无损检测、焊接接头力学性能评价，看是否符合产品规范。
内外双丝埋弧自动焊的第一丝为直流正接，采用DC-3000直流焊机，最大焊接电流3000A；内外双丝埋弧自动焊的第二丝为交流，采用AC-1200交流焊机，最大电流1200A。
内外焊双丝均采用直径4mm且Mo含量0.25~0.35%的微合金化高韧性焊丝CHW-SG4，并匹配碱度2.0~2.2的管线钢高速埋弧焊焊剂SJ101GX。
内焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1350~1450A、电弧电压34~36V，二丝焊接电流500~600A、电弧电压36~38V，双丝间距12~15mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距25~30mm。
外焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1450~1550A、电弧电压34~36V，二丝焊接电流500~600A、电弧电压36~38V，双丝间距12~15mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距120~150mm。
本发明的积极效果为：
本发明针对厚壁螺旋埋弧焊钢管高速焊接需求，采用双铣边（I型初铣+X型精铣）工艺替换原来的薄壁螺旋埋弧焊钢管采用的X型或Y型单次铣边工艺，以满足厚壁螺旋埋弧焊钢管高速焊接时对焊接坡口铣边加工能力的提升，确保钢管成型焊接X型坡口尺寸的稳定性，满足钢管埋弧自动焊的要求。采用DC-3000+AC-1200大容量双丝焊接电源替换原来的DC-1500+AC-1200小容量双丝焊接电源，确保厚壁螺旋埋弧焊钢管高速焊接内外焊缝焊透所需的更大焊接电流，并保证厚壁螺旋埋弧焊钢管高速焊接时大热输入量情况下焊接电源持续工作的可靠性。按厚壁螺旋埋弧焊钢管高速焊接时内外焊缝所需的焊接熔透量、焊缝填充金属量、焊接热输入量合理设计壁厚为15~18.4mm的油气输送用厚壁螺旋埋弧焊钢管的焊接电流、电弧电压、焊接坡口尺寸、焊点偏心距，同时匹配Mo含量0.25~0.35%的微合金化高韧性焊丝CHW-SG4、碱度2.0~2.2的管线钢高速埋弧焊焊剂SJ101GX，解决厚壁螺旋埋弧焊钢管高速焊接时焊缝未焊透、咬边、偏流、气孔、夹渣、凹陷、余高超高、韧性偏低等质量问题，使油气输送厚壁螺旋埋弧焊钢管焊缝与母材平滑过渡、焊缝余高0.5~2.5mm、内外焊缝重熔量1.5~3.0mm、焊接接头夏比低温冲击韧性100J以上，既保证焊缝的外观质量，又保证焊接接头的强韧性，最终实现油气输送厚壁螺旋埋弧焊钢管的焊接速度达到2.0m/min，实现钢管企业生产效率及经营效益的进一步提升。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细描述。
实施例1
1.螺旋钢管规格：管径1016mm，壁厚17.5mm，材质X70。
2.钢卷开平后采用双铣边（I型初铣+X型精铣）工艺将钢带两侧加工X型对称焊接坡口，内外坡口角度34°，钝边尺寸控制在7mm。
3.采用圆柱型钢刷对坡口两侧100mm范围机械除锈至钢板本色，防止铁锈进入焊接熔池中产生焊接气孔、夹渣等焊接缺陷。
4.钢管螺旋成型的同时同步进行内外双丝埋弧自动焊，其中内焊是在钢管内侧焊接坡口进行焊接，外焊是在钢管外侧焊接坡口进行焊接。内外双丝埋弧自动焊焊接电源均为DC-3000+AC-1200大容量双丝焊接电源。内外双丝埋弧自动焊的第一丝为直流正接，采用DC-3000直流焊机，最大焊接电流3000A；内外双丝埋弧自动焊的第二丝为交流，采用AC-1200交流焊机，最大电流1200A。
5. 内外焊双丝均采用直径4mm且Mo含量0.25~0.35%的微合金化高韧性焊丝CHW-SG4，并匹配碱度2.0~2.2的管线钢高速埋弧焊焊剂SJ101GX。。
6.内焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1360A、电弧电压35V，二丝焊接电流510A、电弧电压36V，双丝间距13mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距25mm。
7.外焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1450A、电弧电压35V，二丝焊接电流500A、电弧电压36V，焊丝间距12mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距120mm。
8.钢管焊接后检查焊缝外观质量良好，外焊缝余高1.8mm，内焊缝余高2.0mm，内外焊缝重熔量2.7mm，按照API SPEC 5L《管线钢管规范》技术要求对焊缝及热影响区超声波、X射线无损检测合格，对焊接接头进行力学性能评价良好，-10℃焊缝夏比冲击韧性132J，-10℃焊缝热影响区夏比冲击韧性218J。
实施例2
1.螺旋钢管规格：管径1219mm，壁厚18.4mm，材质X80。
2.钢卷开平后采用双铣边（I型初铣+X型精铣）工艺将钢带两侧加工X型对称焊接坡口，内外坡口角度36°，钝边尺寸控制在8mm。
3.采用圆柱型钢刷对坡口两侧100mm范围机械除锈至钢板本色，防止铁锈进入焊接熔池中产生焊接气孔、夹渣等焊接缺陷。
4.钢管螺旋成型的同时同步进行内外双丝埋弧自动焊，其中内焊是在钢管内侧焊接坡口进行焊接，外焊是在钢管外侧焊接坡口进行焊接。内外双丝埋弧自动焊焊接电源均为DC-3000+AC-1200大容量双丝焊接电源。内外双丝埋弧自动焊的第一丝为直流正接，采用DC-3000直流焊机，最大焊接电流3000A；内外双丝埋弧自动焊的第二丝为交流，采用AC-1200交流焊机，最大电流1200A。
5.内外焊双丝均采用直径4mm且Mo含量0.25~0.35%的微合金化高韧性焊丝CHW-SG4，并匹配碱度2.0~2.2的管线钢高速埋弧焊焊剂SJ101GX。
6.内焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1430A、电弧电压35V，二丝焊接电流580A、电弧电压37V，双丝间距14mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距28mm。。
7.外焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1530A、电弧电压35V，二丝焊接电流580A、电弧电压37V，双丝间距14mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距146mm。。
8.钢管焊接后检查焊缝外观质量良好，外焊缝余高1.8mm，内焊缝余高2.2mm，内外焊缝重熔量2.6mm，按照API SPEC 5L《管线钢管规范》技术要求对焊缝及热影响区超声波、X射线无损检测合格，对焊接接头进行力学性能评价良好，-10℃焊缝夏比冲击韧性180J，-10℃焊缝热影响区夏比冲击韧性240J。
实施例3
1.螺旋钢管规格：管径1219mm，壁厚18.4mm，材质X80。
2.钢卷开平后采用双铣边（I型初铣+X型精铣）工艺将钢带两侧加工X型对称焊接坡口，内外坡口角度37°，钝边尺寸控制在9mm。
3.采用圆柱型钢刷对坡口两侧100mm范围机械除锈至钢板本色，防止铁锈进入焊接熔池中产生焊接气孔、夹渣等焊接缺陷。
4.钢管螺旋成型的同时同步进行内外双丝埋弧自动焊，其中内焊是在钢管内侧焊接坡口进行焊接，外焊是在钢管外侧焊接坡口进行焊接。内外双丝埋弧自动焊焊接电源均为DC-3000+AC-1200大容量双丝焊接电源。内外双丝埋弧自动焊的第一丝为直流正接，采用DC-3000直流焊机，最大焊接电流3000A；内外双丝埋弧自动焊的第二丝为交流，采用AC-1200交流焊机，最大电流1200A。
5.内外焊双丝均采用直径4mm且Mo含量0.25~0.35%的微合金化高韧性焊丝CHW-SG4，并匹配碱度2.0~2.2的管线钢高速埋弧焊焊剂SJ101GX。
6.内焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1450A、电弧电压36V，二丝焊接电流600A、电弧电压38V，双丝间距15mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距30mm。。
7.外焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1550A、电弧电压36V，二丝焊接电流600A、电弧电压38V，双丝间距15mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距150mm。。
8.钢管焊接后检查焊缝外观质量良好，外焊缝余高1.8mm，内焊缝余高2.2mm，内外焊缝重熔量2.6mm，按照API SPEC 5L《管线钢管规范》技术要求对焊缝及热影响区超声波、X射线无损检测合格，对焊接接头进行力学性能评价良好，-10℃焊缝夏比冲击韧性200J，-10℃焊缝热影响区夏比冲击韧性270J。

Claims (5)

1.一种厚壁螺旋埋弧焊钢管高速埋弧焊工艺，其特征在于：
该工艺步骤为：
（1）选取壁厚为15~18.4mm、材质为X80及以下钢级管线钢钢卷开平后，钢带在焊管机组递送机的牵引下先采用I型刀盘的铣边机将钢带两侧加工I型坡口，坡口角度0°，随后采用X型刀盘的铣边机将钢带两侧I型坡口加工成X型对称坡口，内外坡口角度33~37°，钝边尺寸控制在7~9mm；（2）对钢带表面铁锈采用圆柱型钢刷对坡口两侧100mm范围机械除锈至钢板本色；
（3）除锈完成的钢带进入成型器卷成螺旋缝钢管，钢管螺旋成型的同时同步进行内外双丝埋弧自动焊，其中内焊是在钢管内侧焊接坡口进行焊接，外焊是在钢管外侧焊接坡口进行焊接，内外双丝埋弧自动焊焊接电源均为DC-3000+AC-1200大容量双丝焊接电源；
（4）进行焊缝外观质量及宏观形貌检查、焊缝及热影响区超声波及X射线无损检测、焊接接头力学性能评价，看是否符合产品规范。
2.根据权利要求1所述的一种厚壁螺旋埋弧焊钢管高速埋弧焊工艺，其特征在于：内外双丝埋弧自动焊的第一丝为直流正接，采用DC-3000直流焊机，最大焊接电流3000A；内外双丝埋弧自动焊的第二丝为交流，采用AC-1200交流焊机，最大电流1200A。
3.根据权利要求1所述的一种厚壁螺旋埋弧焊钢管高速埋弧焊工艺，其特征在于：内外焊双丝均采用直径4mm且Mo含量0.25~0.35%的微合金化高韧性焊丝CHW-SG4，并匹配碱度2.0~2.2的管线钢高速埋弧焊焊剂SJ101GX。
4.根据权利要求1所述的一种厚壁螺旋埋弧焊钢管高速埋弧焊工艺，其特征在于：内焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1350~1450A、电弧电压34~36V，二丝焊接电流500~600A、电弧电压36~38V，双丝间距12~15mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距25~30mm。
5.根据权利要求1所述的一种厚壁螺旋埋弧焊钢管高速埋弧焊工艺，其特征在于：外焊焊接工艺参数为：一丝焊接电流1450~1550A、电弧电压34~36V，二丝焊接电流500~600A、电弧电压36~38V，双丝间距12~15mm，焊接速度2.0m/min，焊点偏心距120~150mm。
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