耐低温站场用HFW钢管焊接生产工艺

摘要

本发明公开了一种耐低温站场用HFW钢管焊接生产工艺，首先对卷板的理化性能进行分析，保证其化学成分的重量百分比能够达标，然后利用接触焊对卷板进行焊接，焊接速度控制在12.7-14.3m/min，接着对焊接部位利用三台中频热处理机进行处理，并要求第一阶段中频温度为720-780℃，第二阶段中频温度为910-950℃，第三阶段中频温度为920-950℃，最后对焊缝进行理化性能检验。本发明不仅降低了输出功率，同时也提高了焊接速度，能够很好地确保钢管的焊缝质量，还顺应目前在倡导的节能减排政策，最终能保证管路能够适应低温工况下的正常工作。

权利要求

1.一种耐低温站场用HFW钢管焊接生产工艺，其特征在于包括下述步骤：（1）对卷板的理化性能进行分析，保证其化学成分的重量百分比能够达到如下指标：C≤0.12%、Si≤0.35%、Mn≤1.60%、S≤0.005%、P≤0.020%、Nb+V+Ti≤0.15，并保证所检测的材料屈服强度下限比标准的屈服强度下限提高35MPa；

（2）对卷板进行焊接，焊接方式为接触焊，焊接速度为12.7-14.3m/min，在焊接过程中保证焊接输出功率在350-500KW；

（3）用中频感应加热对焊接部位进行热处理，热处理需设置三个阶段，第一阶段中频温度为720-780℃，第二阶段中频温度为910-950℃，第三阶段中频温度为920-950℃；

（4）对钢管管体及焊缝进行理化性能检验，保证其化学成分的重量百分比能够达到如下指标：C≤0.16%、Si≤0.40%、Mn≤1.60%、S≤0.005%、P≤0.020%，并进行水压检验、离线超声波探伤和形状及尺寸检验。

2.根据权利要求１所述的耐低温站场用HFW钢管焊接生产工艺，其特征在于所述热处理过程中采用的设备为中频热处理机。

3.根据权利要求１所述的耐低温站场用HFW钢管焊接生产工艺，其特征在于所述焊接过程中采用的设备为固态高频焊接机。

说明书

耐低温站场用HFW钢管焊接生产工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种油气输送管线的生产工艺，尤其是一种耐低温站场用HFW钢管焊接生产工艺。

背景技术

[0002] 近年来随着石油天然气的快速发展，油气输送管线的输送压力也在不断地提高，HFW（高频电阻焊）钢管作为中口径焊管制造的主要方法之一，也在趋向于高钢级、大壁厚、大管径和高性能的方向发展。此外由于油气田及输送管线逐渐向高寒地区发展，故对HFW焊管的低温韧性要求也越来越高。HFW钢管产品标准规定的夏比冲击韧性试验温度通常为0℃，某些工程根据需要有的要求试验温度为零下20℃，更低温度下的HFW钢管在国内还没有看到研制成功的报导。因此研制零下40℃的站场用HFW焊管是提高自身技术水平和开拓市场的良好锲机。但是研制新型焊管主要存在以下技术难点：

[0003] 1、卷板：HFW钢管是采用热轧卷板作为管坯原材料，利用高频电流的集肤效应和邻近效应使管坯的对接边沿达到熔融状态后挤压焊合而成的，故焊缝的理化性能好坏主要取决于热轧卷板的理化性能。因此在采购卷板的时候必须对其主要化学成分含量、晶粒度、夹杂物以及力学性能提出严格的要求，并充分考虑本条生产线的特点，使卷板的理化性能满足产品生产的需要；

[0004] 2、焊接工艺：高频焊机可根据焊接温度和焊接速度控制焊接功率的输出，挤压量、焊接速度、焊接区V型开口角等因素，是控制焊缝质量的关键。HFW钢管的焊缝是两板边金属同时加热到高温，表面C元素被烧损或富C液相被挤出而形成的亮线即熔合线，用热的苦味酸腐蚀液腐蚀后根据熔合线形态和宽度衡量焊接功率的输出是否适当；

[0005] 3、热处理条件:焊接过程温度的梯度分布造成焊缝区域组织粗大，应力集中，用中频感应加热对焊缝进行焊后热处理达到焊缝组织细化和消除应力集中，热处理温度选择是焊缝质量好坏的关键；

[0006] 4、理化试验：强度、塑性和韧性表征焊管焊缝质量的好坏。钢管往往是在受外力的冲击作用下发生无预兆的突然断裂，因此夏比冲击试验是评判HFW焊管焊缝质量最重要的指标之一，确保夏比冲击试验试样的V型缺口中心于熔合线对中是关键。

发明内容

[0007] 本发明要解决的技术问题是提供保证油气输送管线低温情况下能正常运行的耐低温站场用HFW钢管焊接生产工艺。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种耐低温站场用HFW钢管焊接生产工艺，其特征在于包括下述步骤：

[0009] （1）对卷板的理化性能进行分析，保证其化学成分的重量百分比能够达到如下指标：C≤0.12%、Si≤0.35%、Mn≤1.60%、S≤0.005%、P≤0.020%、Nb+V+Ti≤0.15，并保证所检测的材料屈服强度下限比标准的屈服强度下限提高35MPa。

[0010] （2）对卷板进行焊接，焊接方式为接触焊，焊接速度为12.7-14.3m/min，在焊接过程中保证焊接输出功率在350-500KW。

[0011] （3）用中频感应加热对焊接部位进行热处理，热处理需设置三个阶段，第一阶段中频温度为720-780℃，第二阶段中频温度为910-950℃，第三阶段中频温度为920-950℃。

[0012] （4）对钢管管体及焊缝进行理化性能检验，保证其化学成分的重量百分比能够达到如下指标：C≤0.16%、Si≤0.40%、Mn≤1.60%、S≤0.005%、P≤0.020%，并进行水压检验、离线超声波探伤和形状及尺寸检验。

[0013] 所述热处理过程中采用的设备为中频热处理机。

[0014] 所述焊接过程中采用的设备为固态高频焊接机。

[0015] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

[0016] 1、本发明在焊接前对卷板进行理化性能分析，在焊接完成后对焊管进行检验，保证了管路能够适应低温工况下的正常工作，提高了管路的适用范围。

[0017] 2、本发明中的焊接方式为接触焊代替原来的感应焊，使用固态高频焊接机，在焊接过程中焊接功率降低，降低了输出功率，同时也提高了焊接速度，不仅能够很好地确保钢管的焊缝质量，还顺应目前在倡导的节能减排政策。

[0018] 3、本发明中对焊接后的热处理，采用中频热处理机，对焊缝进行回火热处理，使用三个阶段的温度保持，以确保焊接部位和热影响区组织无回火马氏体，以及焊接部位和热影响区晶粒度≥9级，保证钢管焊接部位的力学性能满足要求。

附图说明

[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0020] 图1是两种焊接方式下钢管焊缝夏比冲击实验对比结果。

具体实施方式

[0021] 为了进一步阐述本发明，以下结合优选的实施例对本发明作详细说明。

[0022] 本实施例中，本发明中，结合战场用输油管线的适用条件，要求在零下40℃时正常工作，因此提出了卷板的理化性能指标，保证其化学成分的重量百分比能够达到如下指标：C≤0.12%、Si≤0.35%、Mn≤1.60%、S≤0.005%、P≤0.020%、Nb+V+Ti≤0.15，并保证所检测的材料屈服强度下限比标准的屈服强度下线提高35MPa，同时卷板的板边须满足其技术要求。

[0023] 针对L415MB（X60）材质卷板，壁厚分别为12.5mm和14.2mm的两个规格，首先分析了卷板的的理化性能，如表1所示，各项指标均符合卷板技术要求。

[0024] 表1 卷板检测结果

[0025]

[0026] 然后，对卷板进行焊接，使用固态高频焊接机，焊接方式为接触焊，焊接速度为12.7-14.3m/min，在焊接过程中保证焊接输出功率在350-500KW。

[0027] 接着，使用中频热处理机对焊接部位进行中频感应加热处理，热处理需设置三个阶段，第一阶段中频温度为720-780℃，第二阶段中频温度为910-950℃，第三个中频温度为920-950℃。

[0028] 最后，对钢管管体及焊缝进行理化性能检验，保证其化学成分的重量百分比能够达到如下指标：C≤0.16%、Si≤0.40%、Mn≤1.60%、S≤0.005%、P≤0.020%，并进行水压检验、离线超声波探伤和和形状及尺寸检验，即可完成耐低温HFW钢管焊接生产过程。

[0029] 为了验证本发明的效果，对Φ406.4mm的钢管，壁厚分别为12.5mm和14.2mm的两个规格，分别采用感应焊和接触焊两种焊接方式，其实验结果进行对比如下：

[0030] 1）首先进行规格为Φ406.4×12.5钢级为L415MB钢管的调试和生产，选择焊接方式为感应焊焊接，生产钢管的焊接速度、焊接功率和中频温度详见表2，根据钢管的壁厚选择3台中频设备进行焊后热处理，以确保焊缝和热影响区组织无回火马氏体，以及焊缝和热影响区晶粒度≥9级。

[0031] 经过对焊缝和热影响区组织进行分析，焊缝金相组织为铁素体+珠光体，无回火马氏体组织，表明焊缝组织控制是适当的，水压检验、离线超声波探伤和成品检验均满足技术要求。表3和图1给出钢管的理化性能检测结果，由图1可见，选择感应焊焊接方式生产的钢管夏比冲击试验的冲击功存在不符合技术条件的情况。

[0032] 表2 两种焊接方式的参数

[0033]

[0034] 表3拉伸试验数值

[0035]

[0036] 2）结合规格为Φ406.4×12.5钢级为L415MB钢管的调试和生产状况，对于规格为Φ457×14.2钢级为L415MB钢管，选择焊接方式为接触焊焊接，生产钢管的焊接速度、焊接功率和中频温度详见表2，选择3台中频设备进行焊后热处理，以确保焊缝和热影响区组织无回火马氏体，以及焊缝和热影响区晶粒度≥9级。

[0037] 经过对焊缝和热影响区组织进行分析，焊缝金相组织为铁素体+珠光体，无回火马氏体组织，表明焊缝组织控制是适当的，水压检验、离线超声波探伤和成品检验均满足技术要求。表3和图1给出钢管的理化性能检测结果，由图1可见，选择接触焊焊接方式生产的钢管理化试验全部符合技术条件的要求。

[0038] 通过耐低温HFW钢管焊接生产方式的研制，得出用接触焊焊接使焊接功率由感应焊需要的900KW降到430KW，每月节约的电费约6万元左右，可见用接触焊不仅能够很好地确保钢管的焊缝质量，还顺应目前在倡导的节能减排政策。

[0039] 肯定了HFW钢管在耐低温站场管领域是可以替代无缝钢管或直缝埋弧焊钢管的，拓宽了HFW钢管的应用市场，具有不可估量的潜在的市场应用性，主要形成的是无形的经济效益。