海上风电用大口直缝埋弧焊钢管焊接技术制造技术

本发明专利技术公开了一种海上风电用大口直缝埋弧焊钢管焊接技术，涉及埋弧焊接技术领域。EH36‑Z35钢板通过超声波无损探伤、火焰切割坡口、卷制成型，组对，然后采用直缝埋弧焊技术进行焊接。本发明专利技术工序简单，将EH36‑Z35钢引入大口径厚壁直缝埋弧焊钢管领域，丰富了直缝埋弧焊钢管材质的种类，提高了生产效率，扩大了大口径直缝埋弧焊钢管的应用范围(风力发电、海洋桩管、船舶结构件等使用条件苛刻、腐蚀介质复杂的大型设备)，极大的改善了大口径厚壁单丝埋弧焊钢管的性能(增加其高温力学性能、抗高温氧化性能、抗腐蚀性能和良好的塑韧性等)。

【技术实现步骤摘要】
海上风电用大口直缝埋弧焊钢管焊接技术
：本专利技术涉及埋弧焊接
，具体涉及海上风电用大口直缝埋弧焊钢管焊接技术。
技术介绍
：随着陆地优质风能资源的逐步开发，海上风电已成为未来的发展趋势，受到世界各国的重视。海上风电相比陆上风电，具有以下优势：海上风速高于陆上风速高，风能资源丰富；海上风主导风向一般稳定，有利于机组稳定运行，延长寿命；海上风电单机容量可以提高较大，由于噪音限制小，使得能量产出大，年利用小时数更高；机组距海岸较远，视觉影响小；环境负面影响小，不占用陆地宝贵的土地资源等。塔架是风电机组的支撑部件，承受机组重量、风载荷及动载荷，并将这些载荷传递到基础。塔架结构形式主要有混凝土结构、衍架结构和钢筒结构三种。目前应用较多的为衍架结构，有导管、斜撑等构件，不管是风机基础、升压站还是灌浆基础，都会用到大量的桩管结构。风电用桩管需承受一定载荷，且需有抗腐蚀性能，一般工程商采用DH36/EH36材质作为桩管主体用管，DH36/EH36为低温高强度结构钢，其组织均匀，晶粒细化，因而具有良好的强度，低温冲击韧性和厚度方向性能。DH36/EH36钢的生产工艺为控制轧钢+正火处理。直缝埋弧焊钢管是采用卷制成型，一条纵焊缝，然后采用钢管组对，环缝焊接的埋弧焊接工艺，规格范围从外径800mm至5000mm的钢管。风电项目直缝埋弧焊管产品执行项目技术规范。直缝埋弧焊管的生产工艺灵活，可生产范围内的任何规格与壁厚。直缝埋弧焊管最大优势就在于可以生产无缝钢管不能生产的规格型号。直缝埋弧焊管生产成本比起无缝钢管价格优惠空间很大。直缝埋弧焊管还在国内的重型钢结构工程和流体管道工程，基础打桩工程中得到广范应用。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种新型、低成本、高效率、使用范围广的海上风电用大口径直缝埋弧焊钢管焊接技术，具体包括：(1)内外单丝埋弧焊焊接技术；(2)火焰切割X型坡口；(3)严格控制焊前预热和层间温度；(4)焊后立即进行热处理。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：海上风电用大口径直缝埋弧焊钢管焊接技术，具体步骤为：将钢板通过超声波无损探伤、火焰切割坡口、卷制成型、纵缝焊接、钢管单节组对、环缝焊接，焊接采用直缝埋弧焊技术，即先外焊采用二氧化碳气体保护焊打底焊接；然后内焊采用小规范多层多道焊接，外焊采用小规范多层多道焊接。所述埋弧焊钢管焊接坡口采用双X型坡口，所述X型坡口内坡口的深度小于外坡口深度，钝边为2-3mm。进一步的，所述埋弧焊钢管坡口采用火焰切割、焊前预热，层间温度控制、焊后热处理。所述钢板的Ni含量为6-10％，优选EH36-Z35钢板。Ni在钢中不形成碳化物，而是形成稳定奥氏体组织，它能增强桩管的抗腐蚀性能，不仅抗酸，而且还能抗碱和大气腐蚀，Ni可降低钢的脆性转变温度，即提高了钢的低温韧性。所述钢板使用前进行预处理，具体步骤为：(1)将钢板经无水乙醇、丙酮依次清洗后，干燥，放置于干燥器备用；(2)将石墨烯、纳米Ni(OH)2加入到无水乙醇中超声分散20-40min，制成纳米复合液；(3)将纳米复合液喷涂到上述钢板表面，自然风干，即可。所述石墨烯、纳米Ni(OH)2、无水乙醇的质量比为10-15：10-15：40-60所述纳米Ni(OH)2的粒径为70-120nm，所述石墨烯-Ni(OH)2复合纳米涂层厚度为1-10μm。石墨烯-Ni(OH)2复合纳米涂层显著增强了钢板的耐腐蚀性能和耐候性能，对外界恶劣环境有较强的抵抗性，同时自身还具备一定的抗菌能力。本专利技术的有益效果是：本专利技术工序简单，提供一种新型的海上风电用大口径直缝埋弧焊钢管焊接技术，将海上风电用板EH36-Z35引入大口径厚壁直缝埋弧焊钢管领域，丰富了直缝埋弧焊钢管材质的种类，提高了生产效率，扩大了大口径直缝埋弧焊钢管的应用范围(风力发电、海洋桩管、船舶结构件等使用条件苛刻、腐蚀介质复杂的大型设备)，极大的改善了大口径厚壁单丝埋弧焊钢管的性能(增加其高温力学性能、抗高温氧化性能、抗腐蚀性能和良好的塑韧性等)。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。图2为本专利技术的对接坡口和焊道布局图。图3为本专利技术的焊缝热处理示意图。图4为本专利技术的加热器示意图。具体实施方式：为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1海上风电用大口径直缝埋弧焊钢管焊接技术，具体步骤为：将EH36-Z35钢板通过超声波无损探伤、火焰切割坡口、卷制成型、纵缝焊接、钢管单节组对、环缝焊接，焊接采用直缝埋弧焊技术，即先外焊采用二氧化碳气体保护焊打底焊接；然后内焊采用小规范多层多道焊接，外焊采用小规范多层多道焊接。焊接坡口采用双X型坡口，X型坡口内坡口的深度小于外坡口深度，钝边为2-3mm。埋弧焊钢管坡口采用火焰切割、焊前预热，层间温度控制、焊后热处理。钢板使用前进行预处理：(1)将钢板经无水乙醇、丙酮依次清洗后，干燥，放置于干燥器备用；(2)将12g石墨烯、14g纳米Ni(OH)2加入到45g无水乙醇中超声分散30min，制成纳米复合液；(3)将纳米复合液喷涂到上述钢板表面，自然风干，即可。按照图1的工艺流程图和图2的焊接坡口，采用内外焊单丝进行埋弧焊焊接，焊前预热、焊中控制层间温度、焊后进行焊后热处理，对EH36-Z35钢板T＝34mm厚试板进行工艺评定试验，表一到四为评定参数和焊接完成后物理化学实验分析的数据。表一EH36-Z35大口径厚壁直缝埋弧焊钢管焊接参数表二EH36-Z35工艺评定试板焊缝拉伸试验类型试样理论尺寸(mm)屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)备注管体20.12*34.16/554母材断裂焊缝20.04*34.20/561母材断裂表三EH36-Z35工艺评定试板导向弯曲试验表四EH36-Z35工艺评定试板夏比冲击试验1.热电偶布置图：焊缝用3组6片550×330履带式加热器加热，每片10KW，每2片加热器用1个热偶控温；2.用电焊热电偶固定在2片加热器中间，如图4所示范，并用保温棉将热电偶与加热片隔绝，保证测温准确；3.保证加热器与焊缝紧贴，铺好保温棉后用铁板压紧保温棉与加热器，加热器不能重叠、交叉，且金属材料不得与加热丝相接触；4.保温宽度每侧不得小于焊缝厚度的5倍，最少比加热器宽100mm，以减少温度梯度；5.热处理过程中需定期巡查，发现异常及时处理。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海上风电用大口直缝埋弧焊钢管焊接技术，其特征在于，具体步骤为：将钢板通过超声波无损探伤、火焰切割坡口、卷制成型、纵缝焊接、钢管单节组对、环缝焊接，焊接采用直缝埋弧焊技术，即先外焊采用二氧化碳气体保护焊打底焊接；然后内焊采用小规范多层多道焊接，外焊采用小规范多层多道焊接。

【技术特征摘要】
1.海上风电用大口直缝埋弧焊钢管焊接技术，其特征在于，具体步骤为：将钢板通过超声波无损探伤、火焰切割坡口、卷制成型、纵缝焊接、钢管单节组对、环缝焊接，焊接采用直缝埋弧焊技术，即先外焊采用二氧化碳气体保护焊打底焊接；然后内焊采用小规范多层多道焊接，外焊采用小规范多层多道焊接。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭静，吴宏根，葛兰，李勇，王云飞，
申请(专利权)人：合肥紫金钢管股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34