专利名称：大型厚壁冷弯方矩形管生产工艺参数的试验方法
技术领域：
本发明涉及一种冷弯方矩形管的生产工艺方法，尤其是涉及一种大型厚壁冷弯方矩形管高频焊接生产时的工艺参数的试验方法。
背景技术：
方矩形焊接钢管由于外形美观、受力合理、节点处理相对简单等优点，因而在机场 航站楼、体育场馆和会展中心等的桁架结构体系以及幕墙支撑体系中作为钢构件得到普遍 应用。随着冷弯行业的迅速发展，建筑行业执行新的标准，对冷弯型钢提出了包括机械性能 在内的更高要求，焊接接头是焊接件机械性能最薄弱的环节，要提高焊接件的机械性能，首 先就是提高焊接接头的机械性能。目前，在大型厚壁冷弯方矩形管高频焊接生产时，没有一 个合理的工艺参数，随意性强，生产质量得不到保障。
发明内容
本发明的目的是，针对上述存在的技术问题和不足，提供一种工艺参数合理、生产 质量稳定的大型厚壁冷弯方矩形管生产工艺参数的试验方法。本发明的技术方案是一种大型厚壁冷弯方矩形管生产工艺参数的试验方法，采 用以下步骤①在冷弯成型机组上以直接成型工艺方法将板材加工成方矩形管形状，方矩 形管的外形为150mmX 150mm⑴500mmX 500mm、壁厚为4mm⑴19mm ；②冷弯形成的方矩形管 开口处的开口角α为2. 9…3.1° ；③开口处采用高频焊接，焊接车速ν为10…14m/min， 输入面能量Ea为3. 5…4. Off/(mm2/min)，挤压量为1mm，所述输入面能量Ea为输入功率N 除以焊接车速ν和壁厚d所得的量。本发明的有益效果是针对高频直缝焊接工艺，从提高焊接质量、生产效率和节约 能量的角度出发，选用了合理的开口角α、输入面能量Ea、焊接车速ν和挤压量，输入面能 量Ea综合输入功率、焊接车速V、焊管壁厚d于一体，各项工艺参数选用合理，使用方便，生 产效率高。
图1为方矩形管焊接前的示意图；图2为方矩形管焊接后焊缝加热区组织分布图。图中标注说明1、母材，2、热影响区，3、焊缝中心脱碳
具体实施例方式图1为方矩形管焊接前的示意图，显示了大型厚壁冷弯方矩形管在焊接前的开 口角α、管材壁厚d。本发明的生产试验是在GH450焊管生产线上进行，材质为Q235， 试样的化学成分符合GB/T699标准，为含C量为0. 20%左右的低碳钢，所生产产品的 外形尺寸为 150 X 150 X 4mm、250 X 250 X 11. 8mm、250 X 250 X 9. 8mm、200 X 300 X 9. 8mm、200X300X11. 8mm、500X500X 19mm的方矩形管。在频率大体一定(195_200kHz)下，通过
改变焊接车速V、开口角α、输入功率N的大小以及方矩形管的壁厚d等生产参数，来调整 接头机械性能；另一参数挤压力是通过挤压量来控制，挤压量为原钢板宽度与焊管外周长之差。本发明大型厚壁冷弯方矩形管生产工艺参数的试验方法采用以下步骤① 在冷弯成型机组上以直接成型工艺方法将板材加工成方矩形管形状，本发明适用于 150mmX 150mm⑴500mmX 500mm、壁厚为4mm⑴19mm的大型厚壁方矩形管；②冷弯形成的方 矩形管开口处的开口角α为2.9…3. 1° ；③开口处采用高频焊接，焊接车速ν为10…14m/ min，输入面能量Ea为3. 5…4. Off/ (mm2/min)，挤压量为1mm。输入面能量Ea为输入功率N 除以焊接车速ν和壁厚d所得的量。图2为方矩形管焊接后焊缝加热区组织分布图。生产工艺对焊缝区显微组织的影 响表现为随输入功率的增大，焊接车速和管壁厚的减少，过热区、脱碳层与热影响区宽度 增加，过热区内魏氏组织级别增加而晶粒度下降。随开口角α的减小，加热效率提高，效应 更加强烈。输入面能量Ea为输入功率N除以焊接车速ν和壁厚d所得的量，与热影响区宽 度之间存在正比线性关系。焊接接头的弯曲角随挤压力、管壁厚的增加而增加。焊接接头背弯性能明显高于 正弯性能，原因在于内表面焊缝处挤压力较大，加热较充分。当开口角α —定时，试样的弯 曲角随输入面能量的变化而呈山峰形变化，当开口角α为4…5°时，峰值处面能量6. IW/ (mm2/min)，弯曲角为138° ；当开口角α为3.0°左右时，峰值处面能量为3. 5W/(mm2/min)， 弯曲角为165°。峰值处面能量前后，随距峰值处Ea的距离的增加，而弯曲角下降。焊接接 头弯曲性能与热影响区宽度Dh也呈山山峰形变化关系。当开口角α为4 5°时，弯曲峰 值对应的Dh为8. 6mm;当开口角α为3°左右时，该Dh约为5. 5mm。在此Dh的两边分别 对应于加热不足和过加热，距峰值处Dh越远，对应的弯曲值(角)越小。通过以上分析，从提高焊接质量和生产效率，节约能量角度出发，生产参数取开口 角α为2. 9…3. 1°，输入面能量Ea为3. 5…4. Off/ (mm2/min)，焊接车速ν为10…14m/ min,挤压量1mm。实施例一方矩形管尺寸150X 150X4mm，开口角α为2. 9°，壁厚d为4mm，输入 面能量Ea为3. 5ff/ (mm2/min)，焊接车速ν为14m/min，挤压量1mm。实施例二方矩形管尺寸250X250X 11.8_，开口角α为3. 1 °，壁厚d为 11. 8mm,输入面能量Ea为4. Off/ (mm2/min)，焊接车速ν为10m/min，挤压量1_。实施例三方矩形管尺寸250X250X9. 8mm，开口角α为3. 0°，壁厚d为9. 8mm， 输入面能量Ea为3. 8ff/ (mm2/min)，焊接车速ν为12m/min，挤压量1mm。实施例四方矩形管尺寸200X 300X9. 8mm，开口角α为3. 1°，壁厚d为9. 8mm， 输入面能量Ea为3. 9ff/ (mm2/min)，焊接车速ν为1 lm/min，挤压量1mm。实施例五方矩形管尺寸200X300X11.8_，开口角α为2. 9 °，壁厚d为 11. 8mm，输入面能量Ea为3. 6W/(mm2/min)，焊接车速ν为13m/min，挤压量1mm。实施例六方矩形管尺寸500X500X 19mm，开口角α为3. 0°，壁厚d为19_，输 入面能量Ea为4. Off/ (mm2/min)，焊接车速ν为10m/min，挤压量1mm。 以上实施例均采取以下步骤①在冷弯成型机组上以直接成型工艺方法将板材加工成方矩形管形状；②冷弯形成的方矩形管开口处的开口角α为以上实施例角度；③开口 处采用高频焊接，焊接车速V、输入面能量Ea、挤压量采取以上实施例数值。
本发明大型厚壁冷弯方矩形管生产工艺参数的试验方法使大型冷弯方矩形焊管 在一定参数的指导下，焊缝焊接区域保持了母材的原有机械性能，强度、硬度都比母材高。
权利要求
一种大型厚壁冷弯方矩形管生产工艺参数的试验方法，其特征是采用以下步骤①在冷弯成型机组上以直接成型工艺方法将板材加工成方矩形管形状，方矩形管的外形为150mm×150mm∽500mm×500mm、壁厚为4mm∽19mm；②冷弯形成的方矩形管开口处的开口角α为2.9∽3.1°；③开口处采用高频焊接，焊接车速v为10∽14m/min，输入面能量Ea为3.5∽4.0W/(mm2/min)，挤压量为1mm，所述输入面能量Ea为输入功率N除以焊接车速v和壁厚d所得的量。
全文摘要
本发明公开了一种大型厚壁冷弯方矩形管生产工艺参数的试验方法，采用以下步骤①在冷弯成型机组上以直接成型工艺方法将板材加工成方矩形管形状；②冷弯形成的方矩形管开口处的开口角α为2.9～3.1°；③开口处采用高频焊接，焊接车速v为10～14m/min，输入面能量Ea为3.5～4.0W/(mm2/min)，挤压量为1mm。本发明各项工艺参数选用合理，节约了能量，提高了焊接质量和生产效率。
文档编号B23K13/00GK101862892SQ20101014505
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月8日 优先权日2010年4月8日
发明者周绪昌, 张恒, 李立新, 赵勇 申请人:泰安科诺型钢股份有限公司