一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管及其加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管，母材钢板成分重量百分比为C 0.12‑0.2%、Si 0.25‑0.31%、Mn 1.09‑1.14%、P 0.15‑0.2%、S 0.09‑0.12%、V 0.015‑0.024%、Cr 0.04‑0.06%、Ni 0.005‑0.013%、Cu 0.015‑0.022%、余量Fe，厚度为8.5‑9.5mm；焊缝成分重量百分比为C 0.05‑0.08%、Si 0.12‑0.16%、Mn 5.3‑5.8%、P≤0.15%、S≤0.06%、V 0.044‑0.052%、Cr 0.02‑0.06%、Ni 0.22‑0.28%、Cu 0.09‑0.015%、Ti 0.02‑0.027%、B 0.02‑0.08%、余量Fe；工艺包括拆卷、矫平、铣边、预弯、滚套成型、除锈、除油、内焊、外焊、管端扩径；内焊用双丝串列埋弧自动焊，第一丝直流，电流985‑1035A，电压31‑33V；第二丝交流，电流I=445‑525A，电压34‑36V，焊丝间距10‑14mm，速度1.6‑1.7m/min；外焊用双丝串列埋弧自动焊，第一丝直流，电流895‑940A，电压31‑33V；第二丝交流，电流445‑480A，电压34‑36V，焊丝间距12‑16mm，速度1.6‑1.7m/min；本发明专利技术的螺旋钢管焊缝气孔少，力学性能佳，适合长距离油气输送。

【技术实现步骤摘要】
一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管及其加工工艺
本专利技术涉及螺旋钢管的
，特别涉及一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管及其加工工艺。
技术介绍
油气管道运输是长距离输送油气最适宜的运输方式，采用的管道通常包括直缝钢管以及螺旋钢管。相较于直缝钢管，螺旋钢管在管道止裂方面的优势更加突出，在油气管道运输方面应用更加广泛。现有的可参考授权公告号为CN102284550B的中国专利，其公开了一种螺旋缝埋弧焊管制造工艺，包括：1)原料检验，2)备料，3)拆卷，4)矫平，5)钢带对头，6)圆盘剪切，7)铣边，8)钢带递送，9)钢带边缘预弯，10)成型，11)成型检查，12、13)内、外自动焊接，14、15)初检、内检，16)钢管切割，17)手工补焊，18)X射线检测，19)水压，20)水压试验检查，21)超声波检测，22)磁粉探伤，23)倒棱，24)产品的理化检验，25)成品检查，26)喷涂标识。随着油气能源的枯竭，油气开采已经逐渐延伸至沙漠、冻土、海洋、极地等环境较为恶劣的地区，不仅大大增加了油气开采的难度，而且，油气输送的难度也相应提高，由此，要求性能更加优异的螺旋钢管，以确保油气输送的安全性能。螺旋钢管的焊缝性能对于螺旋钢管的整体强度等力学性能具有重要影响，然而，螺旋钢管焊接过程中，容易在焊缝处出现气孔，而这将直接影响焊缝处的力学性能，进而导致螺旋钢管的整体服役性能出现严重下滑，影响油气输送的安全性和稳定性。所以，如何降低螺旋钢管焊缝处出现气孔的可能性，仍是目前研发的重点。>
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术的目的一在于：提供一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管，焊缝气孔少，螺旋钢管整体力学性能佳，适合长距离油气输送。本专利技术的第一个目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管，母材钢板的化学成分的重量百分比为：C0.12-0.2％、Si0.25-0.31％、Mn1.09-1.14％、P0.15-0.2％、S0.09-0.12％、V0.015-0.024％、Cr0.04-0.06％、Ni0.005-0.013％、Cu0.015-0.022％、余量Fe；母材钢板的厚度为8.5-9.5mm；母材钢板的屈服强度为550-590Mpa、抗拉强度为615-645Mpa；螺旋焊缝的化学成分的重量百分比为：C0.05-0.08％、Si0.12-0.16％、Mn5.3-5.8％、P≤0.15％、S≤0.06％、V0.044-0.052％、Cr0.02-0.06％、Ni0.22-0.28％、Cu0.09-0.015％、Ti0.02-0.027％、B0.02-0.08％、余量Fe。通过采用上述方案，针对本专利技术采用的母材钢板，根据母材钢板的化学成分、厚度、力学性能参数，本专利技术设计了对应的焊缝的处的化学成分。本专利技术的螺旋钢管在焊接过程中：Cr能够与C反应生成Cr7C3、Cr3C2型化合物，从而有效提高焊缝的韧性和抗弯强度；Si具有较强的脱氧能力，能够提高焊缝处的耐蚀性能；含量较多的Mn能够提高焊缝的韧性，配合Cr元素，提高焊缝的韧性；适宜配比的Ni在焊缝处具有良好的流动性和迁移性，能够减少气孔的出现，促进焊缝处各化学成分之间的融合，减小焊缝处出现成份偏析的可能性，减小焊缝处不同部位之间的成分差异，提高焊缝处成分的均匀性，从而改善焊缝的力学性能，Ni还能与Fe结合提高母材钢板与焊缝之间的连接性能；V、Ti起到细化晶粒的作用，同时提高焊缝处的强度和韧性；适宜配比的Cu能够提高焊缝的强度和韧性和耐腐蚀性能；B能够与Fe形成硼化物，能够显著提高焊缝的耐磨性，而且，B的加入还能配合Si共同提高焊缝的耐蚀性和耐高温氧化性；焊缝处化学成分的选取与配比非常关键，即使是微量的调整，也会对焊缝的结构和性能造成很大影响，而这也直接关系到螺旋钢管的力学性能。实际研发过程中，焊缝处化学成分的设计需要研发人员经过大量的实验才能获取。本专利技术严格根据母材钢板的化学成分、厚度、力学性能参数，设计配比合理的焊缝化学成分，焊缝气孔少，螺旋钢管整体力学性能佳，适合长距离油气输送。本专利技术进一步设置为：母材钢板的化学成分的重量百分比为：C0.17％、Si0.28％、Mn1.1％、P0.19％、S0.11％、V0.02％、Cr0.05％、Ni0.01％、Cu0.02％、余量Fe；螺旋焊缝的化学成分的重量百分比为：C0.06％、Si0.13％、Mn5.5％、P≤0.15％、S≤0.06％、V0.049％、Cr0.04％、Ni0.24％、Cu0.011％、Ti0.023％、B0.05％、余量Fe。本专利技术进一步设置为：所述母材钢板的内表面遍布有减阻凹坑。本专利技术进一步设置为：所述减阻凹坑为球形，球形直径为1.6mm、深度为0.8mm；所有减阻凹坑呈菱形排布，相邻减阻凹坑的轴线间距为6mm。通过采用上述方案，减阻凹坑的设置使得母材钢板的内壁形成类似高尔夫球表面的效果，不仅能够有效减小内部流体流动时的阻力，还能提高流体传输的稳定性，减轻对螺旋钢管的挤压，尤其适合长距离油气输送，不仅能够大大降低油气输送的能耗，还有利于提高螺旋钢管的服役稳定性和服役寿命。本专利技术的目的二：提供一种上述的高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管的加工工艺，包括有以下制备工序：S1，拆卷、矫平；S2，铣边；S3，预弯；S4，滚套成型；S5，除锈；S6，除油；S7，内焊：采用双丝串列埋弧自动焊，第一丝为直流，电流I＝985-1035A，电压V＝31-33V；第二丝为交流，电流I＝445-525A，电压V＝34-36V，焊丝间距d＝10-14mm，焊接速度V＝1.6-1.7m/min；S8，外焊：采用双丝串列埋弧自动焊，第一丝为直流，电流I＝895-940A，电压V＝31-33V；第二丝为交流，电流I＝445-480A，电压V＝34-36V，焊丝间距d＝12-16mm，焊接速度V＝1.6-1.7m/min；S8，管端扩径。通过采用上述方案，内焊和外焊工艺对焊缝的性能具有重要影响，本专利技术中：第一丝的作用主要是保证熔透深度，需要采用大焊接电流、较低电弧电压；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，减少和消除咬边，需要采用小焊接电流和较高电弧电压；第一丝与第二丝配合，充分排气、排渣，焊缝的气孔少，质量高。本专利技术采用上述工艺，综合母材和焊缝的化学成分，选取适宜的焊接工艺参数，即能避免击穿板材，又有利于气孔的减少，从而保证焊缝金属具有高的强韧性配合以及内在质量和理化性能。本专利技术进一步设置为：步骤S2中，采用双铣边工艺，先粗铣I型坡口；然后精铣X型坡口，钝边7.0-8.0mm，坡口角度为70-80°。通过采用上述方案，开坡口的目的是保证板卷在焊接过程中能够焊透、提高焊接速度、改善焊缝形貌、减小焊接线能量、降低焊接残余应力和焊接热输入对焊接热影响区组织和性能的影响，提高焊缝热影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管，其特征在于：/n母材钢板的化学成分的重量百分比为：C 0.12-0.2%、Si 0.25-0.31%、Mn 1.09-1.14%、P 0.15-0.2%、S 0.09-0.12%、V 0.015-0.024%、Cr 0.04-0.06%、Ni 0.005-0.013%、Cu0.015-0.022%、余量Fe；/n母材钢板的厚度为8.5-9.5mm；/n母材钢板的屈服强度为550-590 Mpa、抗拉强度为615-645 Mpa；/n螺旋焊缝的化学成分的重量百分比为：C 0.05-0.08%、Si 0.12-0.16%、Mn 5.3-5.8%、P≤0.15%、S ≤0.06%、V 0.044-0.052%、Cr 0.02-0.06%、Ni 0.22-0.28%、Cu 0.09-0.015%、Ti 0.02-0.027%、B 0.02-0.08%、余量Fe。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管，其特征在于：
母材钢板的化学成分的重量百分比为：C0.12-0.2%、Si0.25-0.31%、Mn1.09-1.14%、P0.15-0.2%、S0.09-0.12%、V0.015-0.024%、Cr0.04-0.06%、Ni0.005-0.013%、Cu0.015-0.022%、余量Fe；
母材钢板的厚度为8.5-9.5mm；
母材钢板的屈服强度为550-590Mpa、抗拉强度为615-645Mpa；
螺旋焊缝的化学成分的重量百分比为：C0.05-0.08%、Si0.12-0.16%、Mn5.3-5.8%、P≤0.15%、S≤0.06%、V0.044-0.052%、Cr0.02-0.06%、Ni0.22-0.28%、Cu0.09-0.015%、Ti0.02-0.027%、B0.02-0.08%、余量Fe。


2.根据权利要求1所述的一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管，其特征在于，母材钢板的化学成分的重量百分比为：C0.17%、Si0.28%、Mn1.1%、P0.19%、S0.11%、V0.02%、Cr0.05%、Ni0.01%、Cu0.02%、余量Fe；
螺旋焊缝的化学成分的重量百分比为：C0.06%、Si0.13%、Mn5.5%、P≤0.15%、S≤0.06%、V0.049%、Cr0.04%、Ni0.24%、Cu0.011%、Ti0.023%、B0.05%、余量Fe。


3.根据权利要求1所述的一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管，其特征在于：所述母材钢板的内表面遍布有减阻凹坑。


4.根据权利要求3所述的一种高强减阻型长距离油气输送用螺旋钢管，其特征在于：所述减阻凹坑为球形，球形直径为1.6mm、深度为0.8mm；所有减阻凹坑呈菱形排布，相邻减阻凹坑的轴线间距为6mm。


5.一种权利要求1-4任一所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：边林昌，
申请(专利权)人：天津市同鑫泰钢管制造有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12