本发明专利技术公开了一种改善X90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法，该方法的主要加工工序为：板卷的开卷和矫平、铣边、预弯、成型、内焊、中频加热高温回火热处理、外焊。本方法工艺步骤中增加了中频加热高温回火热处理工序，对焊接接头进行消除内应力高温回火热处理，有效的消除焊接接头区域的焊接应力和卷板变形造成的成型应力，降低了焊缝产生结晶裂纹的风险；同时显著改善X90螺旋埋弧焊管内焊热影响区组织状态，提高焊接接头热影响区韧性，改善焊接接头的综合力学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种螺旋缝焊管
技术介绍
天然气作为一种高效清洁的能源正日益受到人们的重视。由于天然气田一般位于偏僻的远离市场的荒漠地区，如何安全、经济地将天然气输 送到消费市场一直是天然气产业发展的管件问题之一。通过技术创新以及采用更高压力和更高强度的管道，是降低天然气长距离输送成本最有效的途径。提高输送压力是天然气长输管线发展的最明显的趋势。天然气管道输送压力在30年间从最初的0.23MPa提高到14MPa。输送压力的提高要求采用更高强度的管线钢。如今，世界范围内的天然气长输管道建设已经从过去采用的X52、X60和X65管线钢发展到X70和X80高强度管线钢，并且正在开发X90～X120超高强度管线钢。X90与X80相比，可以有效减小壁厚，从而节省用钢量，节约采购成本。据预算，在管线的口径和压力确定后，钢级每提高一个等级，可以减少用钢量约8%～12%。以450亿方/年天然气数量、管道设计为1219mm为例，与X80相比，西气东输四线/五线如采用X100可减少用钢量41万吨/76万吨，节省管材采购成本24亿元/45亿元。然而，在国内，钢厂为了提高管线钢卷板的强度，普遍加入了相对较高的微合金元素，利用控轧、控冷技术可使钢板的强度提高到X90级别，但碳当量也随之提高，造成高钢级管线钢的可焊性降低，热影响区硬脆的板条马氏体相的出现严重降低了X90热影响区冲击韧性；同时由于板卷的强度大大提高，焊接接头应力集中严重，成为制约X90螺旋缝埋弧焊管发展的瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种改善X90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法，有效的消除内焊工序后焊接接头的焊接应力和卷板变形引起的应力，提高焊接接头热影响区韧性，改善焊接接头的综合力学性能。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是： 一种改善X90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法，该X90钢级螺旋缝埋弧焊管主要化学成分重量的百分含量为：C ：0.04-0.06；Si：≤0.30；Mn：≤1.95；P：≤0.015；S：≤0.005；Cr：≤0.30；Mo：≤0.25；Ni：≤0.25；Al：≤0.06；Cu：≤0.25；Ti：≤0.025；Nb：≤0.080；V：≤0.04；B：≤0.0005；N：≤0.008；其余为Fe，其中CEpcm：≤0.21，该方法主要加工工序为：①板卷的开卷、矫平；②铣边；③预弯；④成型；⑤内焊；⑥外焊；其特征在于，在工序⑤内焊和⑥外焊之间加入高温回火热处理工序。作为优选，所述高温回火热处理工序，为中频加热高温回火热处理工序，其加热温度控制在450℃-550℃，对内焊缝和外坡口及周边区域进行高温回火，以消除内焊工序后焊接接头的焊接应力和卷板变形引起的应力，提高焊接接头热影响区韧性，改善焊接接头的综合力学性能，同时起到对外坡口预热的作用。作为优选，所述中频加热高温回火热处理工序为，中频感应加热装置放置于距离内焊点一个螺距位置，与外焊点距离小于一个螺距，随着钢管一边进行滚动焊接、一边前进；中频感应加热装置的导电铜管处于外坡口下部10mm-20mm，对内焊缝、热影响区和外坡口加热。作为优选，所述铣边工序的工艺为：先粗铣后精铣；粗铣，坡口形式为I型坡口，使板宽控制在：1550±5mm；精铣，坡口类型为X型，坡口加工尺寸为：外坡口深度为4.1±1 mm，坡口底部角度为40°，内坡口深度为4.2±1 mm，张开角度35°，钝边厚度为8.0±1 mm。作为优选，所述内焊工序的工艺为：采用双丝串列埋弧自动焊：第一丝为直流反接，电流1025-1125 A、电压30-34 V；第二丝为交流正接，电流450-550 A、电压34-38 V；焊接速度为1.25-1.35m/min。作为优选，外焊工序的工艺为：采用双丝串列埋弧自动焊：第一丝为直流反接，电流1125-1225A、电压31-35 V；第二丝为交流正接，电流450-550 A，电压34-38 V；焊接速度为1.25-1.35 m/min。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：消除内焊焊接应力和管体变形后的拘束应力；在消除焊接接头内应力的基础上，降低了焊缝产生结晶裂纹的风险，同时也能对内焊热影响区出现的板条状马氏体进行回火处理，使其生成回火马氏体，增加内焊热影响区韧性，提高焊接接头的综合力学性能。 攻克了目前国内X90M焊接过程中焊接热影响区冲击韧性出现离散低值等瓶颈问题，使得焊接接头的综合性能有了明显的提升。由于中频热处理设备与其他钢管生产设备工作上同步进行，因此并不会降低钢管生产效率。铣边工序及焊接工艺参数均是基于X90钢的化学成分和性能确定的，具有很强的实用性。附图说明图1是本专利技术实施例中频加热高温回火热处理的原理示意图。图中：1、硅钢片；2、导电铜管；3、电磁线；4、内焊缝；5、外坡口；6、钢管；7、冷却水。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本实施例X90 钢级螺旋缝埋弧焊管所用板卷的主要化学成分重量的百分含量为C ：0.05；Si：0.24；Mn：1.75；P：0.0093；S：0.0003； Nb+Ti+V：0.115；Ni+Cr+Cu：0.271；Cr+Mo+Mn：2.22；其余为Fe，其中CEpcm：0.19；Ceq：0.45；板卷的力学性能如表1所示。钢板的厚度为16.3mm，最终制成管径为Φ1219×16.3mm的钢管。本实施例X90 钢级螺旋缝埋弧焊管的制造工艺步骤如下：1、板卷的开卷、矫平。2、对头焊；为满足钢管焊接的连续生产，需将钢管使用对头焊工序相互连接，对头焊工艺为：电流880 A，电压36 V，焊丝直径4.0 mm；采用焊丝牌号为：H08C；焊剂牌号为SJ101G+995N；焊接速度0.4 m/min。3、铣边；进一步地，铣边工序具体为：先粗铣后精铣。粗铣，坡口形式为I型坡口，去除卷板缺陷和月牙弯，使板宽控制在1550mm；精铣，坡口类型为X型，坡口加工尺寸为：外坡口深度为4.1mm，坡口底部角度为40°，内坡口深度为4.2mm，张开角度35°，钝边厚度为8.0 mm。4、预弯：在二辊弯边机上对卷板的递送边和自由边进行预弯边。。5、成型：将经过上述预弯边的卷板在三辊成型器卷制成外直径为Φ1219的螺旋状圆筒。6、内焊；考虑X90级卷板合金成分较高，内外焊均采用双丝串列埋弧自动焊接工艺，第一丝需要采用大焊接电流、较低电弧电压，主要作用是保证熔透深度；第二丝的作用主要是盖面，即获得良好的外观质量，焊缝与母材平滑过渡，避免外表面熔合处出现应力集中，减少和消除咬边现象，需要采用小焊接电流和较高电弧电压，以获得良好的焊缝形貌和优良的焊缝质量。作为优选，内焊工艺为：第一丝为直流反接，电流1075 A，电压32 V，焊丝直径4.0 mm；第二丝为交流正接，电流500 A，电压36 V，焊丝直径3.2 mm；焊接速度为1.30m/min，采用焊丝牌号为：H08C；焊剂牌号为：SJ101G+995N。7、高温回火热处理，对内焊焊接接头进行消除内应力，对外坡口5进行预热。进一步地，该高温回火热处理工序为为中频加热高温回火热处理工序，其加热温度控制在450℃-550℃，对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种改善X90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法，该X90钢级螺旋缝埋弧焊管主要化学成分重量的百分含量为：C ：0.04‑0.06；Si：≤0.30；Mn：≤1.95；P：≤0.015；S：≤0.005；Cr：≤0.30；Mo：≤0.25；Ni：≤0.25；Al：≤0.06；Cu：≤0.25；Ti：≤0.025；Nb：≤0.080；V：≤0.04；B：≤0.0005；N：≤0.008；其余为Fe，其中CEpcm：≤0.21，该方法主要加工工序为：①板卷的开卷、矫平；②铣边；③预弯；④成型；⑤内焊；⑥外焊；其特征在于，在工序⑤内焊和⑥外焊之间加入高温回火热处理工序。
【技术特征摘要】
1.一种改善X90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法，该X90钢级螺旋缝埋弧焊管主要化学成分重量的百分含量为：C ：0.04-0.06；Si：≤0.30；Mn：≤1.95；P：≤0.015；S：≤0.005；Cr：≤0.30；Mo：≤0.25；Ni：≤0.25；Al：≤0.06；Cu：≤0.25；Ti：≤0.025；Nb：≤0.080；V：≤0.04；B：≤0.0005；N：≤0.008；其余为Fe，其中CEpcm：≤0.21，该方法主要加工工序为：①板卷的开卷、矫平；②铣边；③预弯；④成型；⑤内焊；⑥外焊；其特征在于，在工序⑤内焊和⑥外焊之间加入高温回火热处理工序。2.根据权利要求1所述的改善X90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法，其特征在于所述高温回火热处理工序，为中频加热高温回火热处理工序，其加热温度控制在450℃-550℃，对内焊缝和外坡口及周边区域进行高温回火，以消除内焊工序后焊接接头的焊接应力和卷板变形引起的应力，提高焊接接头热影响区韧性，改善焊接接头的综合力学性能，同时起到对外坡口预热的作用。3.根据权利要求2所述的改善X90钢级螺旋缝埋弧焊管接头力学性能的方法，其特征在于所述中频加热高温回火热处理工序为，中频感应加热装置放置于距离内焊点一个螺距位置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘振伟，田鹏，孙志刚，路广平，陈松，唐瑶瑶，崔明亮，王玉，娄刚，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海石油装备制造有限公司，华油钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。