一种大口径厚壁高强焊管的制造工艺的制作方法

本技术方案涉及焊管制造技术领域，具体涉及一种大口径厚壁高强焊管的制造工艺。

背景技术：

厚壁管也称厚壁钢管，把钢管外径和壁厚之比小于20的钢管称为厚壁钢管，主要用做石油地质钻探管、建筑钢结构等结构管。目前，国内外大口径厚壁钢管较多采用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。焊管主要生产薄壁管，无缝管则对壁厚有一定要求，但相对于无缝钢管而言，使用焊接钢管最显著特点是壁厚尺寸精度高、具有高抗挤毁性，同时制造流程短、生产效率高、规格范围宽，而且节能、生产成本低，产品性价比高。因此，在节能降耗，绿色环保的要求下，更多应用领域采用低成本高效率的焊管替代高能耗、高污染的无缝轧制管是发展趋势。事实也确实如此，欧美及日韩等钢管制造强国均有焊管取代无缝管的趋势。

用焊管制造径厚比小于20的厚壁钢管，主要难点在于：如采用高频焊接，则管径和厚度受到限制，一般厚度≤20mm；如采用埋弧焊接，焊接坡口加工量大，所消耗焊材多，焊接变形大，直接影响制管尺寸精度，由于多层多道焊，出现焊接缺陷几率大，焊缝质量无法有效保证。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种大口径厚壁高强焊管的制造工艺，实现了大口径厚板焊接管替代无缝管，最大壁厚可达40mm，是一种低成本、高质量、高效率的厚壁焊管制造工艺。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种大口径厚壁高强焊管的制造工艺，使用制管原料为优质热轧钢板，主要步骤如下：板边坡口加工、板体探伤、成型、高频焊接、内毛刺去除、埋弧焊接、焊缝在线热处理、定径精整、矫直、管体无损探伤、喷标入库。

按上述方案，所采用的优质热轧钢板屈服强度范围235～750MPa，抗拉强度480～890MPa，厚度不超过40mm。其中，厚度优选14～40mm。

按上述方案，所述坡口为Y型焊接坡口，坡口角度为50°～60°，钝边长度范围为10～20mm。板边坡口加工形式如图1所示。

按上述方案，所述高频焊接是对板边坡口的钝边进行焊接，焊接厚度10～20mm；所述埋弧焊接是对板边坡口进行焊接，焊接厚度4～20mm，可根据实际焊接厚度及坡口角度选择单丝或多丝埋弧焊接。由于先进行钝边的高频焊接，后进行坡口埋弧焊接，所以高频焊接产生的外毛刺可以由埋弧焊接直接熔化入焊缝，省去外毛刺去除工序。

按上述方案，所述高频焊接频率控制在100～150KHz，焊接速度14≤v≤20m/min。

按上述方案，所述埋弧焊接可根据焊接厚度采用单丝或多丝组合焊接，焊接速度0.5～3.0m/min。

按上述方案，所述埋弧焊所采用的焊接材料为抗拉强度500～800MPa的实芯焊丝匹配碱性烧结焊剂。

按上述方案，所述焊缝可在线进行正火或调质处理，以获得优良的强韧性匹配。

按上述方案，所述定径精整中切除管端管尾各25mm，以保证焊缝质量稳定性，根据管径要求埋弧焊缝表面余高控制在1mm以内。

具体地，上述大口径厚壁高强焊管的制造工艺，使用制管原料为优质热轧钢板，主要步骤依次为：

(1)将优质热轧钢板的板边加工成Y型焊接坡口；

(2)将步骤(1)所得板体进行探伤无缺陷，成型后，对Y型焊接坡口的钝边进行高频焊接，焊接完毕后除去内毛刺；然后对Y型焊接坡口的坡口进行埋弧焊接；

(3)对步骤(2)所得管体的焊缝进行在线调质处理；

(4)对步骤(3)所得管体进行定径精整，埋弧焊缝表面余高控制在1mm以内；

(5)对步骤(4)所得管体矫直后进行超声波探伤，无缺陷后喷印标记、打包入库。

按上述方案，所述成型为压成O型或者方形等。

按上述方案，所述定径精整中并切除管端管尾各25mm，以保证焊缝质量稳定性。

本发明所得大口径厚壁高强焊管为管径范围Φ273～660mm，壁厚范围14.0～40.0mm的圆管，屈服强度范围235～750MPa，抗拉强度480～890MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所采用的技术方案实现了大口径厚板焊接管替代无缝管，最大壁厚可达40mm，此技术方案比单一高频焊增加了可焊厚度，并且无需去除高频焊接所产生外毛刺，缩短制管工序；比单一埋弧焊降低焊接工作量，提高焊接效率，减少焊接材料消耗，缩减焊接成本。同时，本发明兼具高频焊及埋弧焊优点，提高了生产效率，降低了生产成本，保证了焊缝质量，能实现管径范围Φ273～660mm，壁厚范围14.0～40.0mm的圆管的连续稳定生产，能够用较低的生产成本制造出合格的大口径厚壁圆管及大尺寸厚壁方管，适应于厚壁焊管的制造，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1为压成O型后钢板的O型横截面以及Y型焊接坡口的示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步对本发明的所提供技术方案中的关键技术作进一步的说明，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种大口径厚壁高强焊管，采用屈服强度为750MPa、抗拉强度为890MPa、厚度为14mm的热轧钢板，焊管规格为：直径273mm、壁厚14mm，其制造工艺具体步骤为，

(1)将优质热轧钢板的板边加工成Y型焊接坡口，坡口角度50°，钝边长度10mm；

(2)将步骤(1)所得板体进行探伤无缺陷，成型(压成O型后钢板即为成型为管体)后，对Y型焊接坡口的钝边进行高频焊接，焊接频率150KHz，焊接速度20m/min，焊接厚度10mm，焊接完毕后除去内毛刺；

然后对Y型焊接坡口的坡口进行埋弧焊接，选用800Mpa实芯埋弧焊丝匹配SJ101焊剂，单丝直流反接，焊接速度0.5m/min，焊接厚度4mm；

(3)对步骤(2)所得管体的焊缝进行在线调质处理，以获得高强韧性焊缝；

(4)对步骤(3)所得管体进行定径精整，定径精整中切除管端管尾各25mm，以保证焊缝质量稳定性，埋弧焊缝表面余高控制在1mm以内；

(5)对步骤(4)所得管体矫直后进行超声波探伤，无缺陷后喷印标记、打包入库。

实施例2

一种大口径厚壁高强焊管，采用屈服强度为235MPa、抗拉强度为480MPa、厚度为40mm的热轧钢板，焊管规格为：直径660mm、壁厚40mm，其制造工艺具体步骤为，

(1)将优质热轧钢板的板边加工成Y型焊接坡口，坡口角度60°，钝边长度20mm；

(2)将步骤(1)所得板体进行探伤无缺陷，成型后，对Y型焊接坡口的钝边进行高频焊接，焊接频率100KHz，焊接速度14m/min，焊接厚度20mm，焊接完毕后除去内毛刺；

然后，对Y型焊接坡口的坡口进行埋弧焊接，选用500Mpa实芯埋弧焊丝匹配SJ101焊剂，3丝埋弧焊接，焊丝电流极性采用直流反接+交流+交流组合形式，焊接速度3.0m/min，焊接厚度20mm；

(3)对步骤(2)所得管体的焊缝进行在线正火处理，以获得高强韧性焊缝；

(4)对步骤(3)所得管体进行定径精整，定径精整中切除管端管尾各25mm，以保证焊缝质量稳定性，埋弧焊缝表面余高控制在1mm以内；

(5)对步骤(4)所得管体矫直后进行超声波探伤，无缺陷后喷印标记、打包入库。

实施例1焊管力学性能

实施例2焊管力学性能

实施例1和2所得大口径厚壁高强焊管的管体和焊缝的性能参数如表1和表2所示，力学性能优良。由此可知：通过本发明的技术方案，可以实现采用厚钢板制备大口径高强焊接管，能实现管径范围Φ273～660mm，壁厚范围14.0～40.0mm的大口径厚壁管的连续稳定生产，管体和焊缝的各方面性能优良，完全可以替代无缝管。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。