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      精密大口徑不銹鋼焊管技術

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      精密大口徑不銹鋼焊管技術

      發布日期:2016-06-24 16:29 來源:http://www.oceanacounty.net 點擊:

      一、 對原料材質的質量要求:

      精密大口徑不銹鋼焊管的原材料,除必須達到普通高頻電焊鋼管原材料的基本要求外,還須滿足以下幾方的要求:

      化學成份:

      冶煉時,重點是提高鋼的純凈度,減少鋼中的非金屬夾雜物的含量,硫和磷含量要小于0.03%,為了適應后步冷變形加工,

      硫含量最好不要超過0.02%,因此要嚴格控制鋼的化學成份。同時為保證產品具有良好的力學性能,冷彎、焊接等工藝性能

      ,還需適當增加一些Nb、Ni、V等元素。

      鋼帶形狀和尺寸:

      鋼帶軋制時,應采用AGC和板形控制系統,提高鋼帶厚度精度和板形精度。同時還要采用控制冷卻方法,提高鋼帶的強韌性

      。縱剪鋼帶寬度尺寸精度要求要控制,鋼帶邊緣要無壓痕和毛刺,以提高焊接質量。

      鋼帶表面的銹蝕:

      鋼帶表面的黃銹為氧化鐵的結晶水,在焊接過程中,高溫會使其中的氧氫折出,如不能排出,存在于焊縫之中,易產生氣孔

      微裂紋,改變組織結構,降低材料塑性,降低延伸率,所以要避免鋼帶表面銹蝕。

      二、 大口徑不銹鋼焊管成形工藝:

      大口徑不銹鋼焊管成形工藝,即大口徑不銹鋼焊管機組成形及定徑部分孔型設計和調整方法均會直接影響焊接質量的優劣。傳統的成形工

      藝為輥式成形工藝,有單半徑,雙半徑;W反彎法成形孔型體系,加上二輥、三輥、四輥或五輥擠壓輥,二輥或四輥定徑來

      保證成形質量。此種傳統輥式成形工藝,大都用于直徑小于φ114㎜的大口徑不銹鋼焊管機組。美國的排輥成形工藝、奧鋼聯的CTA

      成形技術,日本中田的FF或FFX柔性成形技術等,對成形后的焊口形狀和良好的表面質量都有較好的保證,適用于規格范圍

      更廣的大口徑不銹鋼焊管機組。各種成形工藝技術,有不同優缺點,適合不同的條件,根據產品大綱、產品用途應在設備選型時慎

      重考慮、以選擇不同的成形工藝技術。

      為了減少彈性變形,對于精密大口徑不銹鋼焊管機組加工變形道次都比普通大口徑不銹鋼焊管道次相應增加2~3道次。在變形安排上,應

      減少初始時變形角度,保證穩定的咬入,中間彎形角度適當加大,后部變形適當減少,增加變形道次不僅僅是減少變形力,

      還可使帶鋼有釋放表面應力的機會,讓表面應力增加的梯度緩慢,可以避免出現裂紋。在調整過程中,首先應保證垂直中心

      線的各道次統一,以中心作為基軸,找準定位尺寸及中間套,在水平線的位置上,應按照工藝安排,形成上山線(下山線)

      平直線,不能出現曲線跳動。在沒有穿帶前,就應該調整好各機架的孔型形狀,測量各道次尺寸,保證產品穩定進入各機架

      。在調整中要均衡受力,不可以在一個機架上強行變形,保證提升角穩定均勻變化。

      精密大口徑不銹鋼焊管生產中,控制并調整好大口徑不銹鋼焊管機組成型及定徑機座設備積累誤差和軋輥彈跳量是較陳舊的大口徑不銹鋼焊管機

      組也能生產精密大口徑不銹鋼焊管的關鍵。

      三、焊縫毛刺的形成和清除:

      通過高頻電流集膚效應和鄰近效應,電流集中在焊縫處加熱至熔融狀態,經擠壓輥側向加壓焊接時,受擠壓力作用,多余的

      金屬和氧化物堆積于焊縫上部形成外表面毛刺;受擠壓力和重力的共同作用,另一些多余金屬和氧化物沿鋼管軸線方向在內

      側下垂形成內毛刺。

      毛刺寬度通常在0.5~3㎜左右,內毛刺高度是不均的,一般為0.2~0.6㎜。個別高度可達1㎜以上。外毛刺一般用刨削法清

      除,而內毛刺在鋼管內空間小,清除技術難度增加。由于內毛刺的存在,當鋼管再進行冷拔或冷軋精加工時,會在鋼管內表

      面形成裂紋、折疊或劃痕。因此對于精密大口徑不銹鋼焊管,不清除內毛刺就無法達到內表面質量要求,也無法進行后步工序加工

      外毛刺清除裝置有一把刨刀和二把刨刀型式,用一把刨刀要停機換刀,而用二把刨刀清除毛刺,換刀可不需停機。

      清除內毛刺技術難度大,由于去內毛刺的專用裝置在鋼管內部,工作環境很差,看不見,摸不到,它受到帶鋼精度、機組設

      備精度、成形工藝、焊縫形狀等影響,往往得不到保證。國外資料報導,內孔在14㎜以上的大口徑不銹鋼焊管都可以去除內毛刺,

      實際上內孔25㎜以下的內毛刺清除就很困難了。國內技術一般在內孔50㎜以上較大直徑的焊接鋼管可以清除內毛刺。

      清除內毛刺,通常是在連續大口徑不銹鋼焊管生產線上清除,也可以采用離線方法清除。

      清除內毛刺方法,目前主要有以下幾種方法:

      切削法:該方法是利用伸進管內固定刀刃或旋轉切削頭,對毛刺進行切削。

      輾壓法:該方法是利用伸進管內的滾壓裝置,使內毛刺產生塑性變形,達到減薄內毛刺高度的效果。

      氧化法:鋼管焊接開始時,用通氣噴嘴向內焊縫噴射氧氣流,利用焊縫焊接余熱,使內毛刺加速氧化,并在氣流沖出下脫落

      拉拔法:鋼管通過模具時,在浮動塞的環形刀刃作用下,清除鋼管內毛刺。

      四、焊縫熱處理:

      高頻焊接鋼管的焊接過程是在加熱速度快和冷卻速度高的情況下進行的,急劇的溫度變化造成一定的焊接應力,焊縫的組織

      也發生變化,沿焊縫的焊接中心區域內組織是低碳馬氏體和小面積的自由鐵素體;過渡區域是由鐵素體和粒狀珠光體組成;

      而母體組織是鐵素體、珠光體。因此鋼管的性能由于焊縫處與母體金相顯微組織差異,導致焊縫處強度指標提高,而塑性指

      標降低,工藝性能惡化。為了改變鋼管使用性能,必須采用熱處理來消除焊縫與母體金屬的顯微組織差異,使粗大的晶粒細

      化,組織均勻,清除在冷成形及焊接時產生應力,保證焊縫質量和鋼管的工藝和力學性能,并使之適應后步冷加工序的生產

      要求。

      精密大口徑不銹鋼焊管熱處理工藝,一般有兩種:

      退火:主要是消除焊接應力狀態和加工硬化現象,改善大口徑不銹鋼焊管的焊縫塑性。加熱溫度在相變點以下。

      正火(常化處理):主要是改善大口徑不銹鋼焊管力學性能的不均勻性,使母體金屬與焊縫處金屬力學性能相接近,盡善金屬顯微

      組織、細化晶粒。加熱溫度在相變點以上某一點經過空冷。

      根據精密大口徑不銹鋼焊管不同的使用要求又可以分焊縫熱處理和整體熱處理。

      1焊縫熱處理:又可分為在線熱處理和離線熱處理

      焊縫熱處理:在鋼管焊接后,使用一組中頻條狀感應加熱裝置在焊縫部位沿軸向進行熱處理,經空冷和水冷后直接定徑。此

      種方法僅對焊縫區加熱,不涉及鋼管基體,以改善焊縫組織,消除焊接應力為目標,無需固定加熱爐。焊縫在長方形感應器

      下加熱,該裝置備有溫度測定器自動跟蹤裝置,當焊縫偏轉時能自動對中并進行溫度補續,還能利用焊接余熱,節約能源,

      其最大不足是加熱區和非加熱區溫度差會導致明顯的殘余應力,而且作業線較長。

      整體熱處理:又可分為在線熱處理和離線熱處理

      在線熱處理:

      在鋼管焊接后,使用二組或更多的中頻環形感應加熱裝置,對全管進行加熱,在短時間內加熱至常化所需溫度900~920℃,

      保溫一定時間,空冷至400℃以下后正常冷卻,使全管組織得到改善。

      離線的常化爐中熱處理:

      大口徑不銹鋼焊管整體熱處理裝置有室狀爐和輥底式爐,采用氮氣或氫氮混合氣體作為保護性氣氛,來達到無氧化或光亮狀態。由

      于室狀爐的生產效率較低,目前通常使用輥底式連續熱處理爐。整體熱處理特點是:在處理過程中,管壁內不存在溫度差,

      不會產生殘余應力,加熱和保溫時間可以調節,適應較復雜的熱處理規范,還可以用計算機進行自動控制,但輥底式爐設備

      復雜,操作費用較高。

      五、 無損檢測:

      精密大口徑不銹鋼焊管制造過程中的各種缺陷,一般都能在生產中通過壓扁、擴口或水壓試驗時發現,但也有部分缺陷,尤其是內

      在缺陷,目檢難以發現和判斷,但可能會在使用過程中或以后的冷加工時出現。因此在生產線上設置無損檢測及時發現產品

      的缺陷是十分必要的。從大口徑不銹鋼焊管機組生產效率高的角度考慮,可避免產生批量性低質量大口徑不銹鋼焊管,對出廠成品質量及

      后步冷加工質量也能起到保證作用。  

      用于鋼管的無損檢測有多種方法,焊接精密鋼管常用的主要有超聲波、渦流或漏磁探傷等。渦流探傷適用于金屬材料的表面

      缺陷和接近表面的缺陷檢測;漏磁探傷用于表面缺陷和一定深度的內部缺陷。超聲波探傷能發現細長的缺陷,對焊縫頂部未

      焊透,潛藏的裂紋及焊縫中心熱影響區伸展的裂紋能正確發現并確定其位置。通過無損探傷,檢測大口徑不銹鋼焊管焊縫未焊透,

      未熔化、夾渣、氣泡、收縮裂紋,內外表面的橫向縱向條狀和分層。

      無損探傷檢查有兩個層次,第一層次是放在定徑段即在線探傷,作用是監測焊縫質量;第二層次是對成品鋼管的無損檢測,

      要求對全管進行檢測,以確保產品質量。

      六、對大口徑不銹鋼焊管機組設備要求:

      精密焊接鋼管具有比一般焊接鋼管幾何尺寸精密,焊縫與內外表面質量優良,壁厚均勻等特點。因此,精密焊接鋼管在生產

      中,對大口徑不銹鋼焊管成型機組及其配套設備有以下要求:

      高剛度、高強度的成型與定徑機座:

      為了減少大口徑不銹鋼焊管機組在最大負荷運行中強塑變形,使每個機座總的積累誤差,彈性變形量減少,以提高精密大口徑不銹鋼焊管

      的尺寸精度。因此必需提高機架、平輥軸、軸承座、壓下壓上機械等剛度和強度和機加工精度。在設備選型時,要選擇重型

      配置大口徑不銹鋼焊管機組及其配套設施。

      增加成型機座2~3座:

      為了減少彈性變形,加工道次要相應增加。通常精密大口徑不銹鋼焊管機組成形變形加工道次比普通大口徑不銹鋼焊管機組增加2~3道次

      ,因此成型機座要增加2~3個機座。

      為保證機組軋制中心線(垂直中心線)各機座道次統一,以中心做好基軸,兩側定位尺寸及中間套要精確。機組要有精確的

      定位基準。在水平線的位置上,應按照工藝要求形成上山線(下山線)或平直線,以保證不能出現曲線波動,因此要求機座

      需要配置壓上、壓下機械,便于調整。

      軋輥模具的強度、韌性、耐磨性、表面光潔度、尺寸精度、硬度等要求高,硬度要均勻。

      大口徑不銹鋼焊管機組要配置潤滑劑循環裝置,冷卻和潤滑軋輥,以減少在軋輥變形鋼帶上表面應力,防止表面劃傷,減少微裂紋。


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