專利名稱：一種超低碳x42 鋼級高頻直縫焊管的制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及HFW高頻直縫焊管制造工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種用于石油天然氣輸送管線管的制造工藝。
背景技術(shù)：
在世界石油天然氣生產(chǎn)和輸送中，高頻直縫感應(yīng)焊(HFW)高頻直縫焊管以其制造成本低、尺寸精度高、定尺長度容易控制等優(yōu)勢獲得廣泛應(yīng)用，主要用于陸上、海底的石油、天然氣、礦漿的輸送，應(yīng)用前景廣闊。目前我國有上百套HFW高頻直縫焊管機(jī)組，但大多數(shù)廠家只能依靠大型鋼廠提供板卷原料，主要生產(chǎn)碳含量不低于0. 1%的常規(guī)鋼級鋼管。對于生產(chǎn)延展性較好、并且能獲得良好低倍試驗結(jié)果的超低碳含量0. 05%左右的管線管，國內(nèi)尚無生產(chǎn)廠家。對于超低碳含量0. 05%左右的X42鋼級高頻直縫焊管的性能及生產(chǎn)工藝，國內(nèi)尚存在空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超低碳X42鋼級高頻直縫焊管的制造工藝，采用超低碳、微合金化成分設(shè)計，通過控制擠壓量、焊接速度以及熱處理工藝，制得的高頻焊管滿足拉伸性能、沖擊韌性性能和微觀組織要求。由于材料含碳量較低，材質(zhì)的延展性和伸縮性較強(qiáng)，控制好焊接前后的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓后的周長之差，擠壓量在I 4.5% *D，開口角0控制在3 6°，進(jìn)行焊接時，焊接速度V為14 20m/min，焊接成壁厚為7. Imm 13. 2mm、管徑為323. 9mm 610_的高頻直縫焊管?？紤]到超低碳具有很好的塑性以及熔化后金屬的流動性，在進(jìn)行擠壓焊接時，由于材料本身受到擠壓力的作用，本材料較常規(guī)碳含量的材料有明顯的塑性變形，如果采用常規(guī)碳含量的材料的擠壓量，會減小焊接時的有效擠壓量，即降低了焊接時的擠壓力，焊縫的金屬沒有足夠大的擠壓力進(jìn)行重結(jié)晶，嚴(yán)重情況下不能將夾雜物擠出，造成焊縫的沖擊韌性性能下降，甚至是不合格。采用本專利的擠壓量以及相匹配的焊接功率，可增加有效擠壓量，在焊接時可有效擠出夾雜物，并使焊縫有足夠的擠壓力進(jìn)行有效重結(jié)晶，提高焊縫的沖擊韌性。超低碳X42鋼級高頻直縫焊管用鋼可以使用以下質(zhì)量百分配比C 0. 033 0. 06%；Si 0. 18 0. 22%；Mn :1. 04 I. 2%；P :0. 0064 0. 015%；S :0. 0006 0. 0024%；Ti :0. 012 0. 018 % ；V 0. 001 0. 002 % ；A1 :0. 028 0. 038 % ；Ni :0. 006 0. 013 % ;Nb :0. 018 0. 022% ；Cu :0. 006 0. 011% ；Cr :0. 018 0. 03% ；Mo :0. 04 0. 08% ;B :0. 0001 0. 0005% ；Ca :0. 001 0. 003% ；Fe :余量。本發(fā)明所述的一種超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，采用以下步驟I)將C含量為0.033 0.06被％的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管用鋼制成荒管；2)調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率為600-1200KW ;調(diào)整的目的是使擠壓量和功率及焊接速度相匹配，使焊縫性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；、
3)擠壓荒管,擠 壓量在I 4. 5% *D, D為成品管的外徑,開口角0控制在3 6° ;開口角的大小是為保證焊縫的性能；4)焊接成高頻直縫焊管，焊接速度為14 20m/min ；5)對焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950±20°C，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80°C以下。優(yōu)選地，制成荒管的工藝采用排輥成型方法。優(yōu)選地，在步驟I)之前，將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈2-5°的切口。優(yōu)選地，原料鋼卷的板邊采用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度。采用上述制造工藝制得的高頻直縫焊管的主要技術(shù)指標(biāo)管體屈服強(qiáng)度290 495MPa ;抗拉強(qiáng)度415 760MPa，延伸率彡27%，屈強(qiáng)比不大于0. 93。沖擊韌性夏比沖擊功單值不小于40J，均值不小于85J。焊縫抗拉強(qiáng)度不小于415MPa，沖擊韌性夏比沖擊功單值不小于40J，均值不小于40J。超低碳X42鋼級高頻直縫焊管的外徑范圍為323. 9 610mm，壁厚范圍為7. I 13. 2mm。
具體實施例方式實施例I :超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)C :0. 0479% ；Si :0. 224% ；Mn 1. 1% ；P :0. 0084% ；S 0. 0007% ；Ti :0. 015% ；V 0. 002% ；A1 0. 031% ；Ni :0. 005% ；Nb :0. 021% ；Cu :0. 008% ；Cr :0. 019% ；Mo :0. 04% ；B 0. 0003% ；Ca 0. 0017% ；Fe :余量。在鋼卷開卷后需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)的熔化極氣體保護(hù)焊將前一卷的卷尾和后一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產(chǎn)高頻直縫焊管板邊采用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑后寬度為1126mm。采用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率為605KW ;控制焊接前后的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓后的周長之差，擠壓量在2%*D，開口角0控制在4°，進(jìn)行焊接時，焊接速度V為18m/min，焊接成壁厚為7.9_、管徑為355mm的高頻直縫焊管。焊后焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80°C以下。主要技術(shù)指標(biāo)為管體屈服強(qiáng)度402MPa ;抗拉強(qiáng)度505MPa，延伸率37%，屈強(qiáng)比0. 796。沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值為175J，均值197J。焊縫抗拉強(qiáng)度479MPa，沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值183J，均值198J。該產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能。實施例2
超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)C :0. 0386 % ；Si :0. 212 % ；Mn :1. 095 % ；P :0. 0069 % ；S :0. 0006 % ；Ti :0. 016 % ；
V0. 001% ；A1 0. 033% ；Ni :0. 006% ；Nb :0. 021% ；Cu :0. 007% ；Cr :0. 016% ；Mo :0. 04% ；B 0. 0002% ；Ca :0. 0022% ；Fe :余量。在鋼卷開卷后需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)的熔化極氣體保護(hù)焊將前一卷的卷尾和后一卷的卷頭焊接。 用鋼帶生產(chǎn)高頻直縫焊管板邊采用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑后寬度為1115mm。采用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率為800KW;控制焊接前后的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓后的周長之差，擠壓量在2.1% *D，開口角0控制在4. 5°，進(jìn)行焊接時，焊接速度V為15m/min，焊接成壁厚為
11.13mm、管徑為355mm的高頻直縫焊管。焊后焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80°C以下。主要技術(shù)指標(biāo)為管體屈服強(qiáng)度403MPa ;抗拉強(qiáng)度491MPa，延伸率40%，屈強(qiáng)比0. 821。沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值為351J，均值361J。焊縫抗拉強(qiáng)度480MPa，沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值284J，均值318J。該產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能。實施例3 超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)C :0. 0437% ；Si :0. 206% ；Mn :1. 077% ；P :0. 0090% ；S :0. 0016% ；Ti :0. 015% ；
V0. 001% ；A1 0. 030% ；Ni :0. 007% ；Nb :0. 020% ；Cu :0. 007% ；Cr :0. 018% ；Mo :0. 04% ；B 0. 0002% ；Ca :0. 0026% ；Fe :余量。在鋼卷開卷后需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)的熔化極氣體保護(hù)焊將前一卷的卷尾和后一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產(chǎn)高頻直縫焊管板邊采用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑后寬度為1286mm。采用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率為630KW ;控制焊接前后的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓后的周長之差，擠壓量在2%*D，開口角0控制在4°，進(jìn)行焊接時，焊接速度V為15m/min，焊接成壁厚為7.9_、管徑為406. 4mm的高頻直縫焊管。焊后焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80°C以下。主要技術(shù)指標(biāo)為管體屈服強(qiáng)度419MPa ;抗拉強(qiáng)度590MPa，延伸率37%，屈強(qiáng)比0. 71。沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值為180J，均值193J。焊縫抗拉強(qiáng)度457MPa，沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值183J，均值205J。該產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能。
實施例4 超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)C :0. 048% ；Si 0. 213% ；Mn :1. 127% ；P :0. 0103% ；S :0. 0016% ；Ti :0. 018% ；V
0.001% ；A1 0. 036% ；Ni :0. 005% ；Nb :0. 022% ；Cu :0. 011% ；Cr :0. 021% ；Mo :0. 06% ；B
0.0004% ；Ca 0. 0023% ；Fe :余量。
在鋼卷開卷后需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)的熔化極氣體保護(hù)焊將前一卷的卷尾和后一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產(chǎn)高頻直縫焊管板邊采用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑后寬度為1270mm。采用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率為890KW;控制焊接前后的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓后的周長之差，擠壓量在2.2% *D，開口角0控制在4. 5°，進(jìn)行焊接時，焊接速度V為12m/min，焊接成壁厚為12. 7mm、管徑為406. 4mm的高頻直縫焊管。焊后焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80°C以下。主要技術(shù)指標(biāo)為管體屈服強(qiáng)度461MPa ;抗拉強(qiáng)度540MPa，延伸率37%，屈強(qiáng)比0. 85。沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值為368J，均值382J。焊縫抗拉強(qiáng)度505MPa，沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值389J，均值398J。該產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能。實施例5 超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)C :0. 042% ；Si :0. 197% ；Mn :1. 115% ；P :0. 0076% ；S :0. 0011% ；Ti :0. 013% ；V 0. 001% ；A1 0. 032% ；Ni :0. 011% ；Nb :0. 016% ；Cu :0. 010% ；Cr :0. 021% ；Mo :0. 08% ；B
0.0002% ；Ca 0. 0023% ；Fe :余量。在鋼卷開卷后需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)的熔化極氣體保護(hù)焊將前一卷的卷尾和后一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產(chǎn)高頻直縫焊管板邊采用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度；銑后寬度為1770mm。采用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率為870KW ;控制焊接前后的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓后的周長之差，擠壓量在2%*D，開口角0控制在4°，進(jìn)行焊接時，焊接速度V為15m/min，焊接成壁厚為9. 5_、管徑為559mm的高頻直縫焊管。焊后焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80°C以下。主要技術(shù)指標(biāo)為管體屈服強(qiáng)度407MPa ;抗拉強(qiáng)度484MPa，延伸率40%，屈強(qiáng)比0. 84。沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值為256J，均值271J。焊縫抗拉強(qiáng)度478MPa，沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值71J，均值147J。該產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能。實施例6 超低碳X42鋼級高頻焊管材料的化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)C :0. 0445% ；Si :0. 211% ；Mn :1. 106% ；P :0. 0094% ；S :0. 0018% ；Ti :0. 017% ；V 0. 001% ；A1 0. 036% ；Ni :0. 007% ；Nb :0. 020% ；Cu :0. 012% ；Cr :0. 021% ；Mo :0. 05% ；B 0. 0003% ；Ca :0. 0011% ；Fe :余量。在鋼卷開卷后需將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈3°C的切口，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)的熔化極氣體保護(hù)焊將前一卷的卷尾和后一卷的卷頭焊接。用鋼帶生產(chǎn)高頻直縫焊管板邊采用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度； 銑后寬度為1759mm。采用排輥成型方法將帶鋼成型為荒管；調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率為1116KW;控制焊接前后的擠壓量，即擠壓前的荒管周長和擠壓后的周長之差，擠壓量在2.1% *D，開口角0控制在4. 2°，進(jìn)行焊接時，焊接速度V為13m/min，焊接成壁厚為
12.7mm、管徑為559mm的高頻直縫焊管。焊后焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950°C，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80°C以下。主要技術(shù)指標(biāo)為管體屈服強(qiáng)度421MPa ;抗拉強(qiáng)度495MPa，延伸率41 %，屈強(qiáng)比0. 85。沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值為405J，均值413J。焊縫抗拉強(qiáng)度480MPa，沖擊韌性夏比沖擊功單值最小值361J，均值367J。該產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能。要注意的是，以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實施例，顯然本發(fā)明不限于以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，其特征在于包括以下步驟1)將C含量為0.033 0. 06Wt%的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管用鋼制成荒管； 2)調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率為600-1200KW；3)擠壓荒管，擠壓量在I 4.5% *D, D為成品管的外徑,開口角0控制在3 6° ； 4)焊接成高頻直縫焊管，焊接速度為14 20m/min； 5)對焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950±20°C，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400°C以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80°C以下。
2.如權(quán)利要求I所述的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，其特征在于，在步驟I)焊接前，將原料鋼卷的頭部和尾部切除，形成平齊的和鋼卷橫向方向呈2-5°的切口。
3.如權(quán)利要求I或2所述的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，其特征在于，在步驟I)之前原料鋼卷的板邊采用銑邊方法，精確控制帶鋼寬度和板邊垂直度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超低碳X42鋼級高頻直縫焊管制造工藝，采用以下步驟將C含量為0.033～0.06％的超低碳X42鋼級高頻直縫焊管用鋼采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)的熔化極氣體保護(hù)焊將前一卷的卷尾和后一卷的卷頭焊接采用排輥成型方法將焊好的帶鋼成型為荒管；調(diào)整高頻感應(yīng)線圈的輸出功率；擠壓荒管，擠壓量在1～4.5％*D，D為成品管的外徑，開口角θ控制在3～6°；焊接成高頻直縫焊管，焊接速度為14～20m/min；對焊縫進(jìn)行正火熱處理，正火熱處理的溫度為950±20℃，正火后使焊縫在空氣中慢慢冷卻至400℃以下，經(jīng)水冷后焊縫溫度降至80℃以下。焊管的性能達(dá)到如下水平焊縫抗拉強(qiáng)度不小于415MPa，夏比沖擊功單值不小于40J，均值不小于40J。
文檔編號B23P17/00GK102642123SQ20121013240
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者吳文輝, 崔俊, 谷中瑩 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司