一种大口径厚壁双金属复合管的制造方法与流程

文档序号:14974872发布日期:2018-07-20 18:58阅读:330来源:国知局

本发明属于复合管加工技术领域,具体涉及一种大口径厚壁双金属复合管的制造方法。



背景技术:

双金属复合管自2001年在我国油气田领域应用以来,经过十余年的发展,以其低廉的价格、较高的承压能力和优异的耐腐蚀性能,在管材领域迅速成长。无论是复合管制造企业的数量、制造技术、制造能力、生产规模,还是研发技术、营销队伍的建设,都得到了较快的发展。此外,复合管的理论和应用技术研究也越来越多。除复合管制造企业本身外,国内外众多知名科研院校和研究机构也参与到研究队伍中来,使双金属复合管应用领域进一步拓宽。国内油气输送管线已经从陆地石油、天然气管线发展到海底管线,化工和电力行业对复合管的关注度也进一步增加。目前,国内累计应用双金属复合管近2000公里。

双金属复合管既可以解决石油天然气行业的防腐蚀问题,又可以大量节约贵金属材料,降低用户的使用费用,同时,该产品在国内市场上刚刚从产品生命周期的引入期转变为成长期,市场空间很大,成长性良好。

双金属复合管在国内油田行业刚刚打开新局面,焊接工艺用户尚未完全了解和掌握,这是目前各大油田最关心的问题,也是焊制复合管生产厂家亟须解决的关键技术点。

国内对双金属焊制复合管已进行了前期研究,特别是油气管线施工单位在现场环缝组队焊接方面进行了相当多的焊接试验和研究。但对于采用jco成型方式生产的总壁厚大于27mm的双金属焊制复合管相关报道较少。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于设计提供一种大口径厚壁双金属复合管的制造方法,制造出来的复合管能满足普光气田高含硫介质工况使用。

所述的一种大口径厚壁双金属复合管的制造方法,其特征在于包括以下步骤:

1)复合钢板超声波检测:100%的超声波检测复合界面未结合缺陷,所述复合钢板的基层为q245r,复层为镍基合金n08825;

2)铣边:利用铣边机使用刀盘对复合钢板边部进行加工,使板材卷制后纵缝开双面v型坡口;

3)jco成型:复层在上,基层在下,利用jco预弯机先将板材纵向边缘进行多道次预弯压制,压成“j”形,再将钢板经jco成型机进行多次压制,压成“c”形,最后在钢板的中间压制使钢板最终成窄间隙开口的“o”形;

4)后弯;将jco成型后的钢管放在整形机上,采用与钢管内径匹配的内模和外模,对钢管纵向边缘的直边段进行整型压制,使jco成型的边部盲区曲率复合要求,对后续预焊和整圆起到了关键的作用;

5)预焊:将经过后弯处理后的钢管送入预焊机,调整与焊机压辊位置,采用等离子气体保护的焊接方式进行焊接,形成全焊透连续、质量可靠的预焊焊缝;

6)外焊:采用三丝埋弧自动焊在钢管外侧基层坡口进行焊接,1#丝采用直流正接,2#、3#丝为交流;

7)内焊:内焊为热丝自动氩弧焊;

8)热处理:热处理采用罩式炉正火工艺,正火工艺为:保温温度600±10℃,保温时间1小时,出炉后空冷;该工艺经大量研究和试验才予以确定,既消除了焊接产生的应力,保证了基层焊缝的冲击韧性,又避开了复层焊缝的敏化温度区间,保证了复层焊缝的优良的耐腐蚀性能;

9)整圆:对钢管全长采用四片式组合模具进行整圆,保证钢管内径椭圆度±1mm;采用四片式组合模具代替传统的半圆式组合模具,该整型机不仅具有整圆功能还兼有矫直功能,这样很好的解决了热处理后的变形问题,产品圆度可以控制在±1mm范围内;

10)焊缝x射线检测:对焊接后的钢管内外焊缝进行100%x射线检测;

11)外焊缝磁粉检测:对焊接后的钢管外焊缝进行100%磁粉检测;

12)管体超声波检测:对焊接后的钢管管体进行100%超声检测未结合缺陷;

13)静水压试验:对钢管逐支进行静水压试验,试验压力9.5mpa,稳压时间应不少于10s;

14)倒棱:对管端进行坡口加工;

15)酸洗钝化:先对钢管内壁进行整体抛光,然后采用封头管体旋转式酸洗工艺,解决了复合管复层酸洗钝化的关键性难题;

16)外观质量检查。

所述的一种大口径厚壁双金属复合管的制造方法,其特征在于步骤1)中的复合钢板采用爆炸复合方式进行冶金结合并经900℃保温2小时的热处理工艺制得,即保证了基层的韧性又保证了复层的耐腐蚀性能。

所述的一种大口径厚壁双金属复合管的制造方法,其特征在于步骤3)中预弯压制次数为40-50道次,成型压制次数为55-65道次。

所述的一种大口径厚壁双金属复合管的制造方法,其特征在于步骤5)中预焊为等离子焊,离子气、焊枪保护气和背面保护气均为纯氩,焊接电流i=250-270a,焊接电压u=35-38v,焊接速度v=90-120mm/min。

所述的一种大口径厚壁双金属复合管的制造方法,其特征在于步骤6)中的焊接工艺参数为:1#丝电流i=680-950a,电压u=31-36v;2#丝电流i=530-820a,电压u=32-40v;3#丝电流i=440-720a,电压u=38-44v,丝间距为28mm,喷嘴至工件距离35mm,焊接速度v=700-1000mm/min。

所述的一种大口径厚壁双金属复合管的制造方法,其特征在于步骤7)中内焊工艺为:采用直流反接,电流i=215-280a,电压u=13-19v,焊接速度v=100-180mm/min,送丝速度v=1000-2000mm/min。

本发明制造方法制得的q245r/n08825大口径厚壁单纵缝焊制双金属复合管不仅具有基层低温冲击韧性高、焊接接头各项力学性能优良,同时焊缝内覆层具有优异的耐各项腐蚀性能。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例:q245r/n08825直径711x(32+3)单纵缝焊制复合管制造。

原材料采用壁厚32+3mm的q245r/n08825爆炸复合钢板,基层厚度32mm,复层厚度3mm,基层主要元素含量:c≤0.20,si≤0.35,mn0.50-1.00,p≤0.025,s≤0.015,alt≥0.020,对于基层如无其他规定,其中,cu≤0.30%,ni≤0.30%,cr≤0.30%,mo≤0.080%,这些元素的总含量应不大于0.70%。复层主要元素含量:c≤0.050,si≤0.5,mn≤1.0,p≤0.020,s≤0.005,ni38.0-46.0,cr19.5-23.5,mo2.5-3.5,cu1.5-3.0,al≤0.2,ti0.6-1.2,fe≥22.0。

原材料纵缝开双面v型坡口,经jco成型后纵缝通过外焊和内焊焊接而成,并采用600℃正火工艺来保证基层和复层的性能,具体为:1)钢板先进行100%的超声波检测复合界面未结合缺陷;2)铣边,坡口尺寸为基层坡口角度22-30°,钝边4.5mm,复层坡口角度30-45°,复层坡口深度5-8mm;3)预弯边,利用jco预弯机进行板材边部预弯,采用靠模检验板边预弯后的曲率,保证符合要求;4)jco成型,将预弯后的钢板根据外径和壁厚计算压制道次和每次的进给量,先将钢板一半压成“j”型,然后再按照相同的道次和进给量压另一半,最后整个钢板成“c型”,最后在钢板的中间进行压制,成开口的“o型”,开口间隙小于200mm,柔性压制单次进给量40mm;5)后弯,将jco成型后的钢管在专用的整型机,采用特制的与钢管内径匹配的内模和外模,对钢管纵向边缘的直边段进行整型压制,使jco成型的边部盲区曲率符合要求;6)预焊,将后弯后的钢管送入预焊机,调整预焊机压辊位置,采用等离子气体保护的焊接方式进行焊接,形成全焊透连续、质量可靠的预焊焊缝,具体为离子气、焊枪保护气和背面保护气均为纯氩,焊接电流i=250-270a,焊接电压u=35-38v,焊接速度v=90-120mm/min;7)外焊,采用三丝埋弧自动焊在钢管外侧基层坡口进行焊接,1#丝采用直流正接,2#、3#丝为交流,焊接工艺参数为:1#丝电流i=680-950a,电压u=31-36v;2#丝电流i=530-820a,电压u=32-40v;3#丝电流i=440-720a,电压u=38-44v,丝间距为28mm,喷嘴至工件距离35mm,焊接速度v=700-1000mm/min;8)内焊,内焊为热丝自动氩弧焊,内焊工艺为:采用直流反接,电流i=215-280a,电压u=13-19v,焊接速度v=100-180mm/min,送丝速度v=1000-2000mm/min;9)热处理,热处理采用罩式炉正火工艺,正火工艺为:保温温度600±10℃,保温时间1小时,出炉后空冷,目的消除焊接产生的应力,同时避开复层的敏化温度区间,保证其耐腐蚀性;10)整圆,对钢管全长采用采用四片式组合模具进行整圆,保证内径椭圆度±1mm,同时直度满足标准要求;11)焊缝x射线检测,对焊接后的钢管内外焊缝进行100%x射线检测;12)外焊缝磁粉检测,对焊接后的钢管外焊缝进行100%磁粉检测;13)管体超声检测,对焊接后的钢管管体进行100%超声检测未结合缺陷;14)静水压试验,对钢管逐支进行静水压试验,试验压力9.5mpa,稳压时间应不少于10s;15)倒棱,对管端进行坡口加工,坡口角度35-37.5°,钝边0.5-1.5mm;16)酸洗钝化,采用内壁整体轻抛光,然后两端采用特殊封头,封头中间留有加酸孔,将酸洗溶液通过加酸孔注入管道内部,然后管体旋转来完成整个内壁的酸洗。

在钢管制造时,基层位于外侧,复层位于内侧,采用等离子焊接方法进行预焊(定位焊),然后采用埋弧焊焊接方式焊接出外侧基层焊缝,最后采用热丝氩弧焊焊接方式焊接出内侧复层焊缝,热处理采用罩式炉对钢管进行整体正火工艺,本发明中的制造方法可实现q245r/n08825φ711*(32+3)厚壁直缝复合管的制造,焊管的基层焊接接头强韧性优良,且复层焊缝耐腐蚀性与复层母材相当。

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