一种锆合金柔性连续管及其制造方法转让专利
申请号 : CN202010169518.3
文献号 : CN111304494B
文献日 : 2021-06-04
发明人 : 黄晓辉 , 韦奉 , 牛爱军 , 赵勇 , 李博锋 , 刘阳 , 田磊 , 张万鹏 , 赵红波 , 刘斌 , 席敏敏 , 鲜林云 , 许建国 , 任勇
申请人 : 中国石油天然气集团有限公司 , 宝鸡石油钢管有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种锆合金柔性连续管的制造方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)根据拟制造的锆合金连续管管径尺寸,将锆合金卷纵剪为一定宽度的锆合金带,将锆合金带两端斜切成43°~47°,然后将两条锆合金带的头尾沿43°~47°切角精确拼接,在切口拼接位置的两侧焊接安装引弧板和息弧板,然后采用等离子对接焊或者激光焊对接焊接,在焊接过程中采用托罩加背面通气保护方式,对焊缝的正面和背面均通入99.999%高纯氩气气体进行保护,完成锆合金带斜切面对接;
(2)对锆合金带斜切面焊缝及热影响区在氩气保护气氛下,快速加热到890℃~1030℃进行一定形变量的热轧制,使焊缝与母材具有相近的组织和性能,热轧制后切掉引弧板和息弧板,并对热轧制区域及锆合金带侧面进行修磨;
(3)锆合金带对接达到所需长度后,将锆合金带两个侧面加工成I型或V型坡口,根据规格和壁厚调整成型角、挤压量,采用排辊成型法将锆合金带连续成型,采用高频感应电阻焊焊接成连续锆管,焊接时需在99.999%高纯氩气气体保护环境中,氩气压力≥2MPa,焊缝接合处挤压的温度为1450℃~1580℃,采用托罩加背面通气保护方式,完全隔绝空气完成锆合金管焊接;
(4)对焊缝和管体进行正火处理,整管采用中频感应方式在惰性气体保护环境中快速加热至1000℃,保温一定时间后,空冷或水冷;再通过挤压辊定径的方式对锆合金管管体及焊缝区域施加一定的形变量,达到改善锆合金管整体性能的目的;最后在大气中加热至350℃~500℃进行去应力退火处理得到锆合金连续管成品管;
所述锆合金柔性连续管中各个成分的质量百分比为:Zr+Hf≥95.5;Hf:≤4.5;Nb:2.2~2.8;Fe:0.10~0.13;Si:0.007~0.01;Cr:0.04~0.07;H:≤0.005;N:≤0.025;C:≤
0.05;O:≤0.18。
2.根据权利要求1所述的一种锆合金柔性连续管的制造方法,其特征在于:根据所述成分进行热轧得到的锆合金卷宽度300~1000mm,锆合金卷屈服强度≥400MPa,抗拉强度≥
550MPa,延伸率≥18%。
3.根据权利要求1所述的一种锆合金柔性连续管的制造方法,其特征在于:所述去应力退火处理后选用喷砂加酸洗去除管体内外表面氧化皮,管体内外表面涂润滑剂。
4.根据权利要求1所述的一种锆合金柔性连续管的制造方法,其特征在于:当锆合金带壁厚小于2mm时,两个侧面加工成I型坡口;当锆合金带壁厚大于2mm时,两个侧面加工成V型坡口。
说明书 :
一种锆合金柔性连续管及其制造方法
技术领域:
背景技术:
等复合载荷,连续管作业具有效率高、作业成本低、作业范围广、占地面积小等一系列优点。
开始发生反应,与氮在400℃时开始发生反应,温度越高反应的强度越剧烈,所以焊接时候
焊缝必须做好惰性气体保护。锆对氧有很高的亲合力,导致在室温的空气中会形成保护氧
化膜,这层保护氧化膜使得锆及其合金具有优良的抗腐蚀性能,可用作高温耐热保护层,用
以代替碳钢、不锈钢、钛等,在石油、化工、核能领域环境苛刻环境中使用。
矫直,制作成有缝管材。现有技术中并未出现将锆合金用于制备连续管的先例,一方面是锆
合金制备连续管比较昂贵,另一方面是制造工艺的限制。
领域,传统的定尺锆管接头众多,接头处和管体相比容易提前产生失效破坏,增大了作业的
风险。
发明内容:
61米,具有较高的强塑性和优异的耐蚀性,形成了锆合金柔性连续管制造工艺技术。
0.13;Si:0.007~0.01;Cr:0.04~0.07;H:≤0.005;N:≤0.025;C:≤0.05;O:≤0.18。
接,在切口拼接位置的两侧焊接安装引弧板和息弧板,然后采用等离子对接焊或者激光焊
对接焊接,在焊接过程中采用托罩加背面通气保护方式,对焊缝的正面和背面均通入
99.999%高纯氩气惰性气体进行保护,完成锆合金带斜切面对接;
弧板和息弧板,并对热轧制区域及锆合金带侧面进行修磨;
阻焊焊接成连续锆管,焊接时需在99.999%高纯氩气气体保护环境中,氩气压力≥2MPa,焊
缝接合处挤压的温度约为1450℃~1580℃,采用托罩加背面通气保护方式,完全隔绝空气
完成锆合金管焊接;
管管体及焊缝区域施加一定的形变量,达到改善锆合金管整体性能的目的;最后在大气中
加热至350℃~500℃进行去应力退火处理得到锆合金连续管成品管。
的醋酸、醋酐输送等领域。连续管作业速度快、效率高,具有一般材料无法比拟的优良的耐
腐蚀性。
体进行正火处理、挤压辊定径形变强化和去应力处理,使锆合金管焊缝与母材具有相近的
组织和性能,确保锆管在长度方向上保持了高度的一致,大幅提高了管材的承压能力及疲
劳寿命。
具体实施方式:
金卷板屈服强度≥400MPa,抗拉强度≥550MPa,延伸率≥18%。本发明适用制造的锆合金连
续管外径为12.7mm~88.9mm,壁厚为1.5mm~6.3mm,长度大于61米。
带。
的氧化程度,确保焊缝表面呈光亮的银白色,完成锆合金带斜切面对接焊。对接后,对焊缝
区域采用金属磨头打磨,避免过热氧化,最后将锆合金带存储在活套坑中待用。
锆带侧面进行金属磨头打磨,打磨时避免过热氧化。
口焊前在坡口两侧各20mm内采用金属磨头打磨,去除表面的氧化膜,打磨后采用排辊成型,
采用高频电阻感应在99.999%高纯高纯氩气保护环境中完成焊接,氩气压力:2.2MPa,焊接
速度为8m/min,并使焊缝快速冷却。焊接过程中完全隔绝空气,以免焊缝颜色发生变化,采
用焊接后的颜色来判定焊接的氧化程度,确保焊缝表面呈光亮的银白色。本发明焊缝接合
处挤压的温度约1550℃,使得焊缝区域被加热到塑性熔融状态,增大了锆金属原子的动能,
变形晶格能得到恢复,清除了锆管大部分残余内应力,确保锆管成型应力低,接着切削掉锆
合金管焊缝内外毛刺。
金原来优良的力学性能。再通过挤压辊定径,使制造的连续管的焊缝和母材组织和性能在
长度方向上保持了高度的一致。最后加热至380℃完成去应力退火处理得到锆合金连续管
成品管。
筒上储存、运输和使用,获得锆合金柔性连续管。
带。
速度为5m/min,焊缝接合处挤压的温度1570℃,并使焊缝快速冷却。