CN1259158C - 螺旋焊管焊制方法 - Google Patents
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Abstract
可消除焊缝裂纹和未焊透缺陷，提高焊制质量的螺旋焊管焊制方法，包括将钢带按螺旋角θ连续不断地送至螺旋焊管成型器，过程中：①在钢带螺旋成管的初始部位A处设置第一次内焊焊枪，对钢带形成的螺旋缝进行预内焊；②在螺旋焊管延伸方向离所述A处半个螺距的B处设置外焊焊枪，对钢带螺旋缝进行外焊；③在螺旋焊管延伸方向离所述B处半个螺距的C处设置第二次内焊焊枪，在所述预内焊的基础上对焊缝进行精内焊。本发明适合制造螺旋焊管。
Description
技术领域
本发明涉及钢管制作方法，特别是螺旋焊管制作方法。
背景技术
螺旋焊管由钢带螺旋状卷曲焊接成型，其螺旋缝采用双面自动埋弧焊法焊接。如图1、图2所示，其生产原理简介如下：在螺旋焊管机组生产线上(简称“在线”)，从原料钢带卷拉出并经矫平后的钢带1在钢带递送辊3牵动下，按螺旋角θ连续不断地送至成型器内，在成型器的三轴排轮R1、R2、R3作用下，钢带弯曲卷成螺旋状圆筒。固定的焊枪头始终对准螺旋形的接缝线焊接，在钢管作螺旋状转动过程中实现了螺旋缝焊接。
以往的焊制工艺方法是在图1的A处设置内焊焊枪，完成内螺旋缝焊接。在E处(或F、G等处选择便利于外焊工作的一处)设置外焊焊枪完成外螺旋缝焊接，每处焊接采用单根或多根焊丝自动埋弧焊。以往这种工艺方法只对内、外螺旋缝分别进行一次焊接，这对常规的薄壁钢管生产并无明显不好。但是，当钢管制造厚度t≥16mm时，特别是钢材屈服强度σs≥345Mpa时，钢管内螺旋缝往往会出现很多裂纹缺陷。分析认为，在A处焊接时，焊缝熔池(熔化的铁水)在冷却凝结成焊缝过程中，钢板在此处还进行着弯曲变形后的回弹变形，此时的焊缝还未形成足够强度，焊缝两侧的钢板还在发生着错动(相对位移)，从而导致焊缝开裂。如果钢板的厚度越大和强度越高，这种回弹变形量就越大，所以发生裂纹的可能性也越大。另外一个问题是未焊透，因A处焊接条件是背面有坡口和缝隙，大的焊接电流会导致焊穿，所以厚壁钢管内焊的熔透深度不足，稍有焊偏就容易出现未焊透。
发明内容
本发明要解决以往螺旋焊管焊制容易产生内焊焊缝开裂及未焊透的问题，为此提供本发明的螺旋焊管焊制方法，采用本发明方法焊制的螺旋焊管，焊缝不易开裂，也不易产生未焊透现象。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是在螺旋焊管成型机组线上，将钢带按螺旋角θ连续不断地送至螺旋焊管成型器，其特殊之处是：
①在钢带螺旋成管的初始部位A处设置第一次内焊焊枪，对钢带形成的螺旋缝进行预内焊；
②在螺旋焊管延伸方向离所述A处半个螺距的B处设置外焊焊枪，对钢带螺旋缝进行外焊；
③在螺旋焊管延伸方向离所述B处半个螺距的C处设置第二次内焊焊枪，在所述预内焊的基础上对焊缝进行精内焊。
所述的半个螺距不限于绝对精确的半个螺距。
所述的预内焊可采用自动埋弧焊也可采用其它电焊，如手工电弧焊、气体保护电弧焊、高频电阻焊，外焊和精内焊采用自动埋弧焊。
所述自动埋弧焊包括直流的、交流的、单丝的、多丝的自动埋弧焊。
所述的预内焊比较合适的是采用单丝自动埋弧焊焊接，为提高焊接效率，外焊和精内焊可采用多丝自动埋弧焊焊接。
预内焊可采用较小的焊接电流，一般为400～600安培左右，以焊渣能自动脱落为宜。
预内焊的焊缝熔深较小且可能存在较多的裂纹缺陷。
预内焊的目的之一是固定螺旋缝不开缝口和不错动；目的之二是为下一步外焊创造了好的焊接条件，使外螺旋缝焊接时背面无缝隙。
由于已有预内焊焊缝衬托，故外焊可采用合适的强焊接电流，可使焊缝熔透深度达到板厚的2/3以上。
在预内焊基础上对焊缝进行第二次内焊即所述的精内焊，目的是对第一次预焊焊缝连同裂纹等缺陷全部熔化并形成新的焊缝，一般精焊的主焊丝焊接电流为预焊的2倍左右，使焊缝熔透深度达到板厚的2/3以上，从而消除了裂纹，减少未焊透。
必要时，接步骤③后，在螺旋焊管延伸方向离所述C处半个螺距的E处设置第二次外焊焊枪，在第一层外焊焊缝的基础上进行第二层外焊。其目的一是对于更大壁厚的钢管(例如t≥25mm)，坡口深度H很大，一次外焊填不平焊缝，从而需要多层外焊；二是多层焊接可以减小焊接线能量，改善焊缝机械性能。
下表列出以生产Φ1500×22螺旋焊管为例，本发明工艺与以往工艺主要参数对照：
| 工艺名称 | 焊缝名称 | 坡口深度 | 焊丝根次 | 电流种类 | 焊接电流(A) | 电弧电压(V) | 焊接速度(mm/min) |
| 本发明工艺 | 内焊1(预焊) | 5 | 单丝 | 直流 | 600 | 35 | 700 |
| 外焊 | 8 | 前丝 | 直流 | 1100 | 32 | 700 | |
| 后丝 | 交流 | 650 | 40 | 700 | |||
| 内焊2(精焊) | 前丝 | 直流 | 1200 | 32 | 700 | ||
| 后丝 | 交流 | 700 | 40 | 700 | |||
| 以往工艺 | 内焊 | 8 | 前丝 | 直流 | 800 | 30 | 700 |
| 后丝 | 交流 | 550 | 40 | 700 | |||
| 外焊 | 5 | 前丝 | 直流 | 1100 | 32 | 700 | |
| 后丝 | 交流 | 650 | 40 | 700 |
从表中可以看到：本发明工艺与以往工艺相比，外焊焊接电流相同，第二次内焊即表中内焊2则可以采用比以往工艺的内焊大得多的电流，以确保焊透，消除裂纹，以往工艺为避免焊穿不能采用大电流；第一次内焊即表中内焊1采用单焊枪、单焊丝，其它采用双焊枪、双焊丝即前丝和后丝，前、后丝间距一般为10mm～20mm。
本发明由于前、后相继采用预内焊、外焊和精内焊，故可使最终内、外焊缝具有足够熔深，充分消除裂纹和未焊透现象。以某大桥工程用钢管桩为例，采用材质为Q345C钢带焊制规格为Φ1500×22、Φ1500×20、Φ1600×22、Φ1600×20的螺旋焊管，用以往工艺方法生产焊管2046吨，焊缝总长度为8325米，发现有缺陷焊缝长度累计达2879米，缺陷长度比例达到了34.6％，对每根钢管进行焊缝返工的时间是钢管在线生产时间的27倍(因为是手工返工)，严重阻碍了生产流转。采用本发明的方法试生产此种钢管8100吨，结果无裂纹缺陷，总缺陷量降到了0.4％以下，形成了正常的流转作业。经测算对每米缺陷焊缝返修的直接成本为55元，按此计算，以某大桥工程用螺旋钢管桩250000吨为例，共有101.8万米焊缝，本发明与以往工艺相比缺陷率相差34.2％，采用本发明可减少34.8万米缺陷焊缝返修，直接经济利益为1914万元，而更重要的是提高了钢管质量，不影响整体工程进度。
附图说明
图1是钢带按螺旋角θ卷制成螺旋焊管示意图；
图2是钢带卷制成螺旋焊管工艺流程简图；
图3表示本发明在螺旋焊管A处预内焊、B处外焊、C处精内焊生产螺旋焊管示意图；
图4表示本发明预内焊后接点剖面图；
图5表示本发明外焊后接点剖面图；
图6表示本发明精内焊后接点剖面图。
图中：1 钢带，2 螺旋焊管，3 钢带递送辊，4 螺旋焊管内壁面，5 焊缝裂纹，6 预内焊焊缝，7 螺旋焊管外壁面，8 外焊焊缝，9 精内焊焊缝，R1、R2、R3成型器成型排轮，H坡口深度。
具体实施方式
螺旋焊管焊制方法，从原料钢带卷拉出并经矫平后的钢带1在钢带递送辊3牵动下，按螺旋角θ连续不断地送至成型器内，在成型器的三轴排轮R1、R2、R3作用下，钢带弯曲卷成螺旋状圆筒(参见图1、图2)，过程中(参见图3)：
①在钢带螺旋成管的初始部位A处设置第一次内焊焊枪，对钢带形成的螺旋缝进行预内焊；
②在螺旋焊管延伸方向离所述A处半个螺距的B处设置外焊焊枪，对钢带螺旋缝进行外焊；
③在螺旋焊管延伸方向离所述B处半个螺距的C处设置第二次内焊焊枪，在所述预内焊的基础上对焊缝进行精内焊。
所述的预内焊采用单丝自动埋弧焊焊接，外焊和精内焊采用双丝自动埋弧焊焊接。
预内焊后焊缝6存在较多裂纹5(图4)，外焊达到了焊缝8致密焊接的目的(图5)，精内焊则消除了内焊裂纹和未焊透的缺陷，达到了内焊焊缝9致密焊接的目的(图6)。
Claims (4)
1、螺旋焊管焊制方法，包括将钢带按螺旋角θ连续不断地送至螺旋焊管成型器，其特征是：
①在钢带螺旋成管的初始部位I(A)处设置第一次内焊焊枪，对钢带形成的螺旋缝进行预内焊；
②在螺旋焊管延伸方向离所述I(A)处半个螺距的II(B)处设置外焊焊枪，对钢带螺旋缝进行外焊；
③在螺旋焊管延伸方向离所述II(B)处半个螺距的III(C)处设置第二次内焊焊枪，在所述预内焊的基础上对焊缝进行精内焊。
2、如权利要求1所述的焊制方法，其特征是所述的预内焊可采用自动埋弧焊也可采用其它电焊，外焊和精内焊采用自动埋弧焊。
3、如权利要求2所述的焊制方法，其特征是所述自动埋弧焊包括直流的、交流的、单丝的、多丝的自动埋弧焊。
4、如权利要求1、2或3所述的焊制方法，其特征是接步骤③后，在螺旋焊管延伸方向离所述III(C)处半个螺距的IV(E)处设置第二次外焊焊枪，在第一层外焊焊缝的基础上进行第二层外焊。
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