HFW钢管焊缝离线热处理设备的研制与应用

为了解决HFW钢管焊缝在线热处理不充分而导致的钢管降级问题,设计了HFW钢管焊缝离线热处理设备。介绍了该离线热处理设备的主要结构及工作过程,并对离线热处理的X65钢级Φ273 mm×14.3 mm钢管焊缝进行了相关性能检测。检测结果表明,经离线热处理的钢管焊缝冲击韧性满足标准要求,表明该离线热处理设备能有效解决因钢管焊缝在线热处理不充分而导致的钢管降级问题。该设备离线放置,为半自动控制,结构简单,调节灵活,适用热处理的钢管范围广,参数控制稳定,使用成本较低。     

ERW钢管焊缝在线热处理工艺及其质量检验

在分析ＥＲＷ钢管焊缝组成及性能特点的基础上，进而介绍了其在线热处理工艺种类，特点以及热处理后的焊缝检验．     

感应热处理工艺在X70钢级 HFW焊管生产中的应用

为了优化HFW焊管的感应热处理工艺,进一步提高焊管质量,针对焊管感应加热热处理的应用优势和HFW焊管制管原理及工艺,分析了HFW焊管采用中频正火热处理的工作原理、工艺和作用。以规格为Φ323.9 mm×14.3 mm、钢级为X70的 HFW焊管焊缝采用在线中频正火热处理工艺为例,通过试验得出了热处理加热温度在930 ℃、传送速度12 m/min、经96 m空冷加喷淋冷却后,焊管能够获得良好的焊缝金相组织和综合力学性能。     

热处理工艺对HFW焊缝显微组织和力学性能的影响

通过Gleeble热模拟设备来完成焊后正火和淬火+回火热处理,此工艺可用于提高细晶粒高频焊接钢管焊缝的韧性,并和广泛应用于管道敷设的X65钢级进行了比较.通过光学显微镜和透射电镜,对其微观结构演化进行了研究,采用维氏硬度和夏比V形缺口冲击韧性试验,评估其力学性能.正火热处理的力学性能满足API规范,而淬火+回火热处理工艺取决于X65钢和细晶粒钢的回火温度,因此,正火热处理工艺对于两种钢管更有效.     

提高HFW钢管合格率的有效措施

为提高HFW钢管的合格率,减少因生产停车造成的材料损耗,利用生产线已有的配置对热处理不合格钢管焊缝采取补充加热措施进行处理,并通过拉伸试验、夏比冲击试验、压扁试验、金相检验以及无损检测研究分析了经过补充加热HFW钢管焊缝的性能。试验结果表明,经过补充加热后,HFW钢管焊缝的抗拉强度、低温冲击韧性、压扁性能、显微组织及无损检测结果均达到GB/T 9711—2011 PSL2及订单技术规格书的要求,说明补充加热措施可以改善HFW钢管焊缝的综合力学性能。     

HFW钢管弯曲的特殊原因分析

介绍了直线度对于保证HFW钢管质量的意义,重点分析了影响钢管直线度的2种特殊原因:一是由于钢管在线中频热处理后冷却工艺不当造成的上下表面温度不均;二是卷板各处强度不均。针对HFW钢管弯曲的原因,结合生产实际,提出了相应的预防措施,即:通过改造冷却装置入手,以达到钢管的上下表面温度均匀分布;在采购原料时提出对卷板强度均匀性的要求,通过保证原材料质量来保证钢管的直线度。     

提高HFW焊缝低温夏比冲击韧性的研究

通过对焊缝夏比冲击试验样本的研究,分析了造成焊缝冲击韧性不符合GB/T 9711—2011标准要求的原因。研究结果表明,焊缝中存在的Mn和Si氧化物夹杂及不适当的热处理是造成HFW焊缝低温冲击韧性不合的主要原因。除此之外,焊缝的焊接质量也是影响韧性的重要因素。同样试验温度下,提高焊缝质量就可以提高焊缝的冲击韧性。应根据实际生产情况,分析造成韧性不合的原因,从源头上解决问题,才是提高HFW焊缝低温冲击韧性的有效方法。     

相控阵超声技术在HFW钢管焊缝检测中的应用

为了提高HFW钢管焊缝缺陷的检出率,采用相控阵超声技术对HFW钢管焊缝缺陷进行了检测试验,对外圆周向扫描曲面工件的检测工艺进行了探索。试验结果表明,外圆周向扫描曲面工件时,应优选小尺寸平面楔块与低阵元探头组合的检测工艺;超声波相控阵技术在检测HFW钢管纵焊缝时,能较好地检出HFW钢管焊缝中的各类缺陷;检测焊缝裂纹缺陷时,应在焊缝两侧均进行扫描探伤,缺陷当量评定以波幅度较高的一侧为主。证明相控阵超声技术具有缺陷检出率高、显示方式直观等优点。     

HFW焊管焊缝热处理水淬布局及空冷长度的选择

结合生产线实际,提出设计HFW焊管焊缝热处理水淬布局时,从最后一架淬火设备到水淬开始应留1.2　m的距离,选择水淬长度为11　m左右为宜。针对不同材质母材,采用500~650　℃之间几种不同温度进行了回火试验,并在空气中冷却,进行冲击和拉伸试验,得出材料的抗拉强度和屈服强度随回火温度的上升略有下降,而冲击吸收功随回火温度的上升而增大,并得出几种常见材质的最佳回火温度。根据经验公式及生产线实际,确定了空冷段长度应为最高焊速值的1.5~2倍。     

HFW焊缝组织结构对强韧性的影响

以X60级HFW焊管作为研究对象,分析了焊接区域的显微组织特点;通过测量焊接区域结构参数与力学性能,提出焊接工艺应当保证焊缝熔合线宽度控制在0.05～0.2 mm内.在820℃,870℃和980℃正火后,焊接区域组织粗大,冲击韧性偏低;920℃左右正火后焊缝区域组织细化,力学性能大大提升,通过对比发现在900～930℃...     

HFW焊管无缝化及实现

对比了HFW焊管和无缝管的性能差异,提出HFW焊管无缝化的概念,包括几何无缝化和物理无缝化两个方面.介绍了HFW的焊接机理及焊缝特点,以及实现HFW焊管无缝化的3种物理处理方式,即焊缝在线热处理,焊管整体热张力减径和焊管整体热处理.比较分析了这3种物理处理方式的生产工艺、关键装备及其无缝化效果.     

HFW焊管焊接质量的影响因素分析及应对措施

原材料、成型工艺、高频焊接工艺和热处理工艺是影响HFW焊管焊缝质量的主要因素.通过对HFW焊管原材料的化学成分、夹杂物及带状组织的分析,以明确原材料的采购方案;进一步从焊管的成型工艺、高频焊接工艺、热处理工艺的优化方面进行了详细的分析,指出HFW焊管焊缝的质量是多重因素作用的结果,只有将以上各种因素进行全面、严格的控制...     

X70级HFW焊管在线中频感应热处理工艺研究

为了探究X70级HFW焊管在线中频感应热处理工艺,通过采用不同的焊后在线正火热处理工艺方案进行了试验研究,比对了X70级HFW焊管热处理后组织与性能的变化情况。试验结果显示,中频感应加热正火温度和加热保温时间对焊接区的金相组织和性能有显著影响;910℃保温17 s、950℃不保温正火后,焊接区有硬质相组织,焊缝抗拉强度高,但塑性韧性低;980℃正火后,金相组织粗大,焊缝抗拉强度降低;950℃保温17 s正火后,金相组织为均匀细小的F+P,焊缝塑性韧性提高。试验结果表明,采用950℃正火,在此温度下适当的延长正火保温时间,能够获得良好的金相组织和综合力学性能。     

HFW焊管滚槽加工对焊缝开裂的影响

为了研究HFW焊管滚槽加工中焊缝区域开裂的原因,基于热-力顺序耦合、显示动力学的理论,利用ABAQUS有限元模拟分析软件,建立焊接与滚槽工艺模型,分析了加工工艺对滚槽开裂的影响,并通过试验验证了模型的准确性。研究表明:进行滚压加工中,焊缝处的焊接残余应力会影响滚压最大压力以及最大切向应力值;在总下压量一定时,滚压圈数大于6圈,焊缝处所受滚压压力以及最大切向应力趋于稳定且小于材料抗拉强度;均匀下压时,焊缝处所受滚压压力和最大切向应力最小;滚压初位置在母材区域时,焊缝处所受滚压压力和最大切向应力最小。     

冷凝器用铝合金复合高频焊管焊缝泄露原因分析及控制

为了进一步降低冷凝器用铝合金复合管的泄漏率,采用金相试验对冷凝器用铝合金复合高频焊管焊缝气孔泄漏、显微裂纹泄漏和氧化物夹杂泄漏3种形式进行了分析,并从生产角度对焊缝泄露的原因进行了论证。研究结果表明,铝管坯纵切面不规整、导向环啃食成型开口圆管筒内侧边缘及焊接工艺参数控制不当等是冷凝器集流管焊缝泄漏的主要原因。针对以上泄露原因,提出了铝带纵剪分条优化工艺、导向环优化设计和焊接工艺参数优化等解决方案。实践证明,解决方案显著降低了冷凝器集流管焊缝泄漏率。