[發(fā)明專利]利用形變強(qiáng)化生產(chǎn)高強(qiáng)度螺旋焊管的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410260987.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN104084445A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊慶人;張冠軍;李為衛(wèi);馬秋榮;林凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所
• 主分類號(hào): B21C37/12
• 分類號(hào): B21C37/12
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用形變強(qiáng)化生產(chǎn)高強(qiáng)度螺旋焊管的方法。

背景技術(shù)

油氣輸送用大口徑高強(qiáng)度焊管主要有兩種管型，一種是直縫埋弧焊管，一種是螺旋縫埋弧焊管。這兩種焊管除了成型方式的不同外，其主要差異在于是否擴(kuò)徑。目前，直縫埋弧焊管一般均要進(jìn)行冷擴(kuò)徑，而螺旋縫埋弧焊管不進(jìn)行冷擴(kuò)徑。

冷擴(kuò)徑可以減少直縫埋弧焊管成型和焊接過程中的不均勻變形，降低成型和焊接引起的殘余應(yīng)力，并改善其分布狀態(tài)，同時(shí)改善直縫埋弧焊管的管體和管端幾何尺寸精度，使管體和管端的直徑、圓度以及鋼管兩端的直徑差等達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，便于現(xiàn)場(chǎng)焊接施工。冷擴(kuò)徑的另一個(gè)重要作用是通過形變強(qiáng)化可提高直縫埋弧焊管的整體力學(xué)性能，冷擴(kuò)徑對(duì)鋼管的拉伸性能尤其是屈服強(qiáng)度影響顯著，可提高鋼管的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，且前者較后者的增加值大。

對(duì)于高強(qiáng)度管線鋼來說，通過增加貴重金屬含量及優(yōu)化合金組分、改進(jìn)TMCP工藝來進(jìn)一步提高其強(qiáng)度，會(huì)造成管線鋼制造成本的大幅增加。對(duì)用于生產(chǎn)高強(qiáng)度螺旋縫埋弧焊管的熱軋板卷來說尤其如此。大口徑高強(qiáng)度螺旋縫埋弧焊管的試制和批量生產(chǎn)時(shí)遇到的主要問題之一是鋼管屈服強(qiáng)度偏低，很大一部分鋼管的屈服強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn)要求值。例如，在2007年西氣東輸二線工程用X80大口徑螺旋縫埋弧焊管的試制和批量生產(chǎn)時(shí)遇到的主要問題即為相當(dāng)數(shù)量鋼管的屈服強(qiáng)度不合格。

如果大口徑高強(qiáng)度螺旋縫埋弧焊管借鑒直縫埋弧焊管的生產(chǎn)方式，對(duì)螺旋縫埋弧焊管全長(zhǎng)進(jìn)行冷擴(kuò)徑，即在成型焊接后增加一個(gè)全長(zhǎng)冷擴(kuò)徑工序，使鋼管全長(zhǎng)產(chǎn)生一定量的塑性變形，則可利用形變強(qiáng)化來提高螺旋縫埋弧焊管的強(qiáng)度。

其次，對(duì)螺旋縫埋弧焊管全長(zhǎng)進(jìn)行冷擴(kuò)徑，還可使鋼管性能均勻一致。目前為了保證現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量，僅對(duì)大口徑螺旋縫埋弧焊管管端擴(kuò)徑，擴(kuò)徑后管端性能變化，造成管端與管體性能不一致，且對(duì)管端不進(jìn)行取樣檢驗(yàn)，易出現(xiàn)質(zhì)量問題。

第三，利用形變強(qiáng)化來提高螺旋縫埋弧焊管的強(qiáng)度，可降低合金含量，減少貴重金屬的消耗量，從而降低鋼管制造成本。

第四，由于進(jìn)行全長(zhǎng)冷擴(kuò)徑后，螺旋縫埋弧焊管的生產(chǎn)工序與直縫埋弧焊管基本一致，則螺旋焊管與直縫焊管的化學(xué)成分可接近，這樣同一工程就可減少合金系列，為制定現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝以及施工帶來便利，從而降低管道鋪設(shè)成本。此外，這種利用形變強(qiáng)化生產(chǎn)高強(qiáng)度螺旋焊管的方法，還可提高螺旋焊管的尺寸精度、降低其成型及焊接殘余應(yīng)力(殘余應(yīng)力高也是螺旋焊管的主要缺點(diǎn)之一)。

由于目前為了保證現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量，大口徑高強(qiáng)度螺旋縫埋弧焊管在生產(chǎn)過程中一般都要進(jìn)行管端擴(kuò)徑，因此，對(duì)高強(qiáng)度螺旋縫埋弧焊管進(jìn)行全長(zhǎng)冷擴(kuò)徑，并不需要增加工序，僅會(huì)延長(zhǎng)工序時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用形變強(qiáng)化原理生產(chǎn)高強(qiáng)度螺旋縫埋弧焊管的方法，同時(shí)通過控制變形量保證塑性、韌性不發(fā)生明顯的下降。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用形變強(qiáng)化生產(chǎn)高強(qiáng)度螺旋焊管的方法，包括：

根據(jù)擴(kuò)徑前螺旋焊管的屈服強(qiáng)度和擴(kuò)徑后需要達(dá)到的目標(biāo)屈服強(qiáng)度，建立屈服強(qiáng)度與擴(kuò)徑率的函數(shù)關(guān)系，所述函數(shù)關(guān)系如式(1)所示：

Tsa＝f(Tsb，Er)??(1)

式中，Tsa為螺旋焊管擴(kuò)徑后屈服強(qiáng)度，單位為MPa；Tsb為螺旋焊管擴(kuò)徑前原始屈服強(qiáng)度，單位為MPa；Er為擴(kuò)徑率，單位為％；

將所述螺旋焊管的原始屈服強(qiáng)度與設(shè)定的屈服強(qiáng)度閾值比較，得到屈服強(qiáng)度比較結(jié)果；

根據(jù)所述屈服強(qiáng)度比較結(jié)果與所述函數(shù)關(guān)系，確定所述擴(kuò)徑率；

按照確定的所述擴(kuò)徑率對(duì)所述螺旋焊管分段進(jìn)行擴(kuò)徑獲得成品。

進(jìn)一步地，按照所述確定的擴(kuò)徑率分段進(jìn)行擴(kuò)徑獲得成品包括：

先通過擴(kuò)徑頭上的光學(xué)系統(tǒng)和定位裝置，確定所述螺旋焊管焊縫的具體位置；

再通過調(diào)節(jié)擴(kuò)徑頭扇形模具上的刻槽位置，使扇形模具上的螺旋形刻槽與螺旋焊管的焊縫重合，以避免擴(kuò)徑時(shí)螺旋焊管的焊縫對(duì)擴(kuò)徑頭造成傷害；

最后控制系統(tǒng)依據(jù)螺旋焊管焊縫螺旋角和鋼管給進(jìn)速度計(jì)算擴(kuò)徑頭旋轉(zhuǎn)速度，使扇形模具上的螺旋形刻槽在擴(kuò)徑過程中始終與螺旋焊管的焊縫吻合，對(duì)螺旋焊管分段進(jìn)行擴(kuò)徑后獲得成品。

進(jìn)一步地，確定的所述擴(kuò)徑率的范圍控制在0.3％-1.5％。

進(jìn)一步地，所述擴(kuò)徑頭的扇形模具上的刻槽為螺旋形刻槽，且所述螺旋形刻槽與螺旋焊管焊縫的螺旋角一致，進(jìn)行擴(kuò)徑時(shí)，采用擴(kuò)徑頭旋轉(zhuǎn)，鋼管直線給進(jìn)，使擴(kuò)徑頭上的刻槽和螺旋焊管焊縫重合后，對(duì)螺旋焊管分段進(jìn)行擴(kuò)徑。