一種超低碳x42鋼級高頻直縫焊管的製造工藝的製作方法
2023-10-18 00:48:44 1
專利名稱：一種超低碳x42 鋼級高頻直縫焊管的製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及HFW高頻直縫焊管制造工藝領域，尤其涉及一種用於石油天然氣輸送管線管的製造工藝。
背景技術：
在世界石油天然氣生產和輸送中，高頻直縫感應焊(HFW)高頻直縫焊管以其製造成本低、尺寸精度高、定尺長度容易控制等優勢獲得廣泛應用，主要用於陸上、海底的石油、天然氣、礦漿的輸送，應用前景廣闊。目前我國有上百套HFW高頻直縫焊管機組，但大多數廠家只能依靠大型鋼廠提供板卷原料，主要生產碳含量不低於0. 1%的常規鋼級鋼管。對於生產延展性較好、並且能獲得良好低倍試驗結果的超低碳含量0. 05%左右的管線管，國內尚無生產廠家。對於超低碳含量0. 05%左右的X42鋼級高頻直縫焊管的性能及生產工藝，國內尚存在空白。
發明內容
本發明的目的是提供一種超低碳X42鋼級高頻直縫焊管的製造工藝，採用超低碳、微合金化成分設計，通過控制擠壓量、焊接速度以及熱處理工藝，製得的高頻焊管滿足拉伸性能、衝擊韌性性能和微觀組織要求。由於材料含碳量較低，材質的延展性和伸縮性較強，控制好焊接前後的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓後的周長之差，擠壓量在I 4.5% *D，開口角0控制在3 6°，進行焊接時，焊接速度V為14 20m/min，焊接成壁厚為7. Imm 13. 2mm、管徑為323. 9mm 610_的高頻直縫焊管。考慮到超低碳具有很好的塑性以及熔化後金屬的流動性，在進行擠壓焊接時，由於材料本身受到擠壓力的作用，本材料較常規碳含量的材料有明顯的塑性變形，如果採用常規碳含量的材料的擠壓量，會減小焊接時的有效擠壓量，即降低了焊接時的擠壓力，焊縫的金屬沒有足夠大的擠壓力進行重結晶，嚴重情況下不能將夾雜物擠出，造成焊縫的衝擊韌性性能下降，甚至是不合格。採用本專利的擠壓量以及相匹配的焊接功率，可增加有效擠壓量，在焊接時可有效擠出夾雜物，並使焊縫有足夠的擠壓力進行有效重結晶，提高焊縫的衝擊韌性。超低碳X42鋼級高頻直縫焊管用鋼可以使用以下質量百分配比C 0. 033 0. 06%；Si 0. 18 0. 22%；Mn :1. 04 I. 2%；P :0. 0064 0. 015%；S :0. 0006 0. 0024%；Ti :0. 012 0. 018 % ；V 0. 001 0. 002 % ；A1 :0. 028 0. 038 % ；Ni :0. 006 0. 013 % ;Nb :0. 018 0. 022% ；Cu :0. 006 0. 011% ；Cr :0. 018 0. 03% ；Mo :0. 04 0. 08% ;B :0. 0001 0. 0005% ；Ca :0. 001 0. 003% ；Fe :餘量。本發明所述的一種超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，採用以下步驟I)將C含量為0.033 0.06被％的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管用鋼製成荒管；2)調整高頻感應線圈的輸出功率為600-1200KW ;調整的目的是使擠壓量和功率及焊接速度相匹配，使焊縫性能達到標準要求；、
3)擠壓荒管,擠 壓量在I 4. 5% *D, D為成品管的外徑,開口角0控制在3 6° ;開口角的大小是為保證焊縫的性能；4)焊接成高頻直縫焊管，焊接速度為14 20m/min ；5)對焊縫進行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950±20°C，正火後使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經水冷後焊縫溫度降至80°C以下。優選地，製成荒管的工藝採用排輥成型方法。優選地，在步驟I)之前，將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈2-5°的切口。優選地，原料鋼卷的板邊採用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度。採用上述製造工藝製得的高頻直縫焊管的主要技術指標管體屈服強度290 495MPa ;抗拉強度415 760MPa，延伸率彡27%，屈強比不大於0. 93。衝擊韌性夏比衝擊功單值不小於40J，均值不小於85J。焊縫抗拉強度不小於415MPa，衝擊韌性夏比衝擊功單值不小於40J，均值不小於40J。超低碳X42鋼級高頻直縫焊管的外徑範圍為323. 9 610mm，壁厚範圍為7. I 13. 2mm。
具體實施例方式實施例I :超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學成分質量百分數C :0. 0479% ；Si :0. 224% ；Mn 1. 1% ；P :0. 0084% ；S 0. 0007% ；Ti :0. 015% ；V 0. 002% ；A1 0. 031% ；Ni :0. 005% ；Nb :0. 021% ；Cu :0. 008% ；Cr :0. 019% ；Mo :0. 04% ；B 0. 0003% ；Ca 0. 0017% ；Fe :餘量。在鋼卷開卷後需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，採用二氧化碳氣體保護的熔化極氣體保護焊將前一卷的卷尾和後一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產高頻直縫焊管板邊採用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑後寬度為1126mm。採用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調整高頻感應線圈的輸出功率為605KW ;控制焊接前後的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓後的周長之差，擠壓量在2%*D，開口角0控制在4°，進行焊接時，焊接速度V為18m/min，焊接成壁厚為7.9_、管徑為355mm的高頻直縫焊管。焊後焊縫進行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火後使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經水冷後焊縫溫度降至80°C以下。主要技術指標為管體屈服強度402MPa ;抗拉強度505MPa，延伸率37%，屈強比0. 796。衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值為175J，均值197J。焊縫抗拉強度479MPa，衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值183J，均值198J。該產品具有良好的力學性能。實施例2
超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學成分質量百分數C :0. 0386 % ；Si :0. 212 % ；Mn :1. 095 % ；P :0. 0069 % ；S :0. 0006 % ；Ti :0. 016 % ；
V0. 001% ；A1 0. 033% ；Ni :0. 006% ；Nb :0. 021% ；Cu :0. 007% ；Cr :0. 016% ；Mo :0. 04% ；B 0. 0002% ；Ca :0. 0022% ；Fe :餘量。在鋼卷開卷後需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，採用二氧化碳氣體保護的熔化極氣體保護焊將前一卷的卷尾和後一卷的卷頭焊接。 用鋼帶生產高頻直縫焊管板邊採用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑後寬度為1115mm。採用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調整高頻感應線圈的輸出功率為800KW;控制焊接前後的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓後的周長之差，擠壓量在2.1% *D，開口角0控制在4. 5°，進行焊接時，焊接速度V為15m/min，焊接成壁厚為
11.13mm、管徑為355mm的高頻直縫焊管。焊後焊縫進行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火後使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經水冷後焊縫溫度降至80°C以下。主要技術指標為管體屈服強度403MPa ;抗拉強度491MPa，延伸率40%，屈強比0. 821。衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值為351J，均值361J。焊縫抗拉強度480MPa，衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值284J，均值318J。該產品具有良好的力學性能。實施例3 超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學成分質量百分數C :0. 0437% ；Si :0. 206% ；Mn :1. 077% ；P :0. 0090% ；S :0. 0016% ；Ti :0. 015% ；
V0. 001% ；A1 0. 030% ；Ni :0. 007% ；Nb :0. 020% ；Cu :0. 007% ；Cr :0. 018% ；Mo :0. 04% ；B 0. 0002% ；Ca :0. 0026% ；Fe :餘量。在鋼卷開卷後需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，採用二氧化碳氣體保護的熔化極氣體保護焊將前一卷的卷尾和後一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產高頻直縫焊管板邊採用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑後寬度為1286mm。採用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調整高頻感應線圈的輸出功率為630KW ;控制焊接前後的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓後的周長之差，擠壓量在2%*D，開口角0控制在4°，進行焊接時，焊接速度V為15m/min，焊接成壁厚為7.9_、管徑為406. 4mm的高頻直縫焊管。焊後焊縫進行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火後使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經水冷後焊縫溫度降至80°C以下。主要技術指標為管體屈服強度419MPa ;抗拉強度590MPa，延伸率37%，屈強比0. 71。衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值為180J，均值193J。焊縫抗拉強度457MPa，衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值183J，均值205J。該產品具有良好的力學性能。
實施例4 超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學成分質量百分數C :0. 048% ；Si 0. 213% ；Mn :1. 127% ；P :0. 0103% ；S :0. 0016% ；Ti :0. 018% ；V
0.001% ；A1 0. 036% ；Ni :0. 005% ；Nb :0. 022% ；Cu :0. 011% ；Cr :0. 021% ；Mo :0. 06% ；B
0.0004% ；Ca 0. 0023% ；Fe :餘量。
在鋼卷開卷後需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，採用二氧化碳氣體保護的熔化極氣體保護焊將前一卷的卷尾和後一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產高頻直縫焊管板邊採用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑後寬度為1270mm。採用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調整高頻感應線圈的輸出功率為890KW;控制焊接前後的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓後的周長之差，擠壓量在2.2% *D，開口角0控制在4. 5°，進行焊接時，焊接速度V為12m/min，焊接成壁厚為12. 7mm、管徑為406. 4mm的高頻直縫焊管。焊後焊縫進行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火後使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經水冷後焊縫溫度降至80°C以下。主要技術指標為管體屈服強度461MPa ;抗拉強度540MPa，延伸率37%，屈強比0. 85。衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值為368J，均值382J。焊縫抗拉強度505MPa，衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值389J，均值398J。該產品具有良好的力學性能。實施例5 超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學成分質量百分數C :0. 042% ；Si :0. 197% ；Mn :1. 115% ；P :0. 0076% ；S :0. 0011% ；Ti :0. 013% ；V 0. 001% ；A1 0. 032% ；Ni :0. 011% ；Nb :0. 016% ；Cu :0. 010% ；Cr :0. 021% ；Mo :0. 08% ；B
0.0002% ；Ca 0. 0023% ；Fe :餘量。在鋼卷開卷後需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，採用二氧化碳氣體保護的熔化極氣體保護焊將前一卷的卷尾和後一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產高頻直縫焊管板邊採用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑後寬度為1770mm。採用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調整高頻感應線圈的輸出功率為870KW ;控制焊接前後的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓後的周長之差，擠壓量在2%*D，開口角0控制在4°，進行焊接時，焊接速度V為15m/min，焊接成壁厚為9. 5_、管徑為559mm的高頻直縫焊管。焊後焊縫進行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火後使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經水冷後焊縫溫度降至80°C以下。主要技術指標為管體屈服強度407MPa ;抗拉強度484MPa，延伸率40%，屈強比0. 84。衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值為256J，均值271J。焊縫抗拉強度478MPa，衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值71J，均值147J。該產品具有良好的力學性能。實施例6 超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學成分質量百分數C :0. 0445% ；Si :0. 211% ；Mn :1. 106% ；P :0. 0094% ；S :0. 0018% ；Ti :0. 017% ；V 0. 001% ；A1 0. 036% ；Ni :0. 007% ；Nb :0. 020% ；Cu :0. 012% ；Cr :0. 021% ；Mo :0. 05% ；B 0. 0003% ；Ca :0. 0011% ；Fe :餘量。在鋼卷開卷後需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，採用二氧化碳氣體保護的熔化極氣體保護焊將前一卷的卷尾和後一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產高頻直縫焊管板邊採用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度； 銑後寬度為1759mm。採用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調整高頻感應線圈的輸出功率為1116KW;控制焊接前後的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓後的周長之差，擠壓量在2.1% *D，開口角0控制在4. 2°，進行焊接時，焊接速度V為13m/min，焊接成壁厚為
12.7mm、管徑為559mm的高頻直縫焊管。焊後焊縫進行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火後使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經水冷後焊縫溫度降至80°C以下。主要技術指標為管體屈服強度421MPa ;抗拉強度495MPa，延伸率41 %，屈強比0. 85。衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值為405J，均值413J。焊縫抗拉強度480MPa，衝擊韌性夏比衝擊功單值最小值361J，均值367J。該產品具有良好的力學性能。要注意的是，以上列舉的僅為本發明的具體實施例，顯然本發明不限於以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領域的技術人員如果從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，其特徵在於包括以下步驟1)將C含量為0.033 0. 06Wt%的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管用鋼製成荒管； 2)調整高頻感應線圈的輸出功率為600-1200KW；3)擠壓荒管，擠壓量在I 4.5% *D, D為成品管的外徑,開口角0控制在3 6° ； 4)焊接成高頻直縫焊管，焊接速度為14 20m/min； 5)對焊縫進行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950±20°C，正火後使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經水冷後焊縫溫度降至80°C以下。
2.如權利要求I所述的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，其特徵在於，在步驟I)焊接前，將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈2-5°的切口。
3.如權利要求I或2所述的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，其特徵在於，在步驟I)之前原料鋼卷的板邊採用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度。
全文摘要
本發明提供一種超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，採用以下步驟將C含量為0.033～0.06％的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管用鋼採用二氧化碳氣體保護的熔化極氣體保護焊將前一卷的卷尾和後一卷的卷頭焊接採用排輥成型方法將焊好的帶鋼成型為荒管；調整高頻感應線圈的輸出功率；擠壓荒管，擠壓量在1～4.5％*D，D為成品管的外徑，開口角θ控制在3～6°；焊接成高頻直縫焊管，焊接速度為14～20m/min；對焊縫進行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950±20℃，正火後使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400℃以下，經水冷後焊縫溫度降至80℃以下。焊管的性能達到如下水平焊縫抗拉強度不小於415MPa，夏比衝擊功單值不小於40J，均值不小於40J。
文檔編號B23P17/00GK102642123SQ20121013240
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者吳文輝, 崔俊, 谷中瑩 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司