[發(fā)明專利]激光焊接鋼管的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980123799.0
• 申請日: 2009-06-22
• 公開（公告）號: CN102066040A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 矢埜浩史;大井健次;鈴木雅仁;兒玉俊文;坂下重人
• 申請（專利權(quán)）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: B23K26/26
• 分類號: B23K26/26;B23K26/00;B23K101/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 閆小龍;王忠忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用激光束（laser?beam）對開管（open?pipe）的長尺寸方向的邊緣部進行焊接的鋼管（以下，稱為激光焊接鋼管（laser?welded?steel?pipe））的制造方法，特別涉及油井管（oil?country?tubular?goods，石油工業(yè)用管材）或者干線用管（line?pipe）等的適于石油、天然氣的開采、輸送的激光焊接鋼管的制造方法。

背景技術(shù)

作為油井管或干線用管而使用的鋼管，大致分為焊接鋼管（welded?steel?pipe）（例如電阻焊鋼管（electric?resistance?welded?steel?pipe），UOE鋼管等）、和無縫鋼管。在這些鋼管中，電阻焊鋼管將熱軋的帶狀鋼板（steel?strip）（即所謂的熱軋鋼卷（hot?rolled?steel?coil））作為原材料使用，能夠廉價地制造，因此在經(jīng)濟上是有利的。

可是，通常電阻焊鋼管使用成形輥將鋼板成形為圓筒狀而做成開管（在這里，開管指的是通過多級的成形輥成形了的端部沒有被接合的管狀的鋼帶。以下，稱為開管。），將該開管的邊緣部（longitudinal?edges，縱向邊緣）（即成形為圓筒狀的鋼帶的兩側(cè)端部）利用擠壓輥（squeeze?roll）一邊加壓一邊進行電阻焊接（electric?resistance?welding，也稱為高頻電阻焊接）來進行制造，因此必然存在焊接導(dǎo)致的接縫（即焊縫（seam）），存在該焊縫的低溫韌性（low－temperature?toughness）劣化的問題。因此電阻焊鋼管的油井管、干線用管在干冷地區(qū)（cold?district）的使用中存在問題。焊縫的低溫韌性劣化的理由，是因為在對邊緣部進行焊接時，高溫的熔融金屬（molten?metal）與大氣中的氧進行反應(yīng)而生成氧化物（oxide），該氧化物容易殘留在焊縫中而導(dǎo)致的。

此外在電阻焊鋼管中，在焊接邊緣部時合金元素（alloy?element）在熔融金屬中容易偏析，因此存在焊縫的耐蝕性容易劣化的問題。因此電阻焊鋼管的油井管、干線用管在嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境（corrosion?environment）（例如酸性環(huán)境（sour?environment））的使用中存在問題。

另一方面，作為不使焊縫的低溫韌性、耐蝕性劣化的焊接法，利用激光束的焊接（以下，稱為激光焊接（laser?welding））受到矚目。在激光焊接中，能夠減小熱源（heat?source）的尺寸、并且以高密度使熱能量（heat?energy）集中，因此能夠防止熔融金屬中的氧化物的生成、合金元素的偏析。因此，當(dāng)在焊接鋼管的制造中應(yīng)用激光焊接時，能夠防止焊縫的低溫韌性、耐蝕性的劣化。

因此在焊接鋼管的制造過程中，通過對開管的邊緣部照射激光束進行焊接從而制造鋼管（即激光焊接鋼管）的技術(shù)已經(jīng)實用化。

可是在激光焊接中，熔融金屬在極其狹窄的區(qū)域中形成。因此，當(dāng)利用擠壓輥被加壓的開管的邊緣部接合的位置（以下，稱為接合點。或者稱為擠壓點（squeezing?point））、與照射激光束的圓周方向的位置產(chǎn)生偏移（shift）時，激光焊接鋼管的焊縫成為開口狀態(tài)，該部分作為焊接不良（welding?defect）需要被去除，導(dǎo)致激光焊接鋼管的成品率（yield?rate）降低。

因此研究了各種在制造激光焊接鋼管時監(jiān)視激光束的照射狀況的技術(shù)。

例如在日本特開平10-76383號公報中，公開了一種從鋼板的單面照射激光束，對在另一面產(chǎn)生的等離子體光（plasma?illumination）進行監(jiān)視，由此判定激光焊接的狀況的技術(shù)。可是，因為等離子體光較寬地散射，所以利用該技術(shù)不僅難以高精度地把握激光焊接的狀況，而且即使照射激光束的位置從邊緣部脫離也不能高精度地識別。

此外，在日本特開平8-267241號公報中，公開了一種通過對激光焊接導(dǎo)致的發(fā)光強度（emission?intensity）進行測定，從而判定熔透焊道（penetration?bead）的形成狀況的技術(shù)。可是發(fā)光強度由于各種原因而顯著變動，因此利用該技術(shù)難以高精度地把握熔透焊道的形成狀況。