一種雙金屬復(fù)合鋼板制三通制造工藝方法
【專利摘要】一種雙金屬復(fù)合鋼板制三通制造工藝方法，其工藝步驟是：原材料的采購、復(fù)檢；焊接熱處理模擬實驗、產(chǎn)品工藝預(yù)定；下料、鋼管的預(yù)制；卷管焊接；壓制成型；熱處理；內(nèi)、外表面處理；無損探傷；坡口；酸洗鈍化處理；成品檢測。
【專利說明】
-種雙金屬復(fù)合鋼板制Ξ通制造工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用社制的方式生產(chǎn)金屬管、金屬管的處理和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別 是一種雙金屬復(fù)合鋼板制二通制造工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在國內(nèi)進(jìn)行雙金屬復(fù)合鋼管件(管線鋼+Ν08825)試制之前，國外的管件生產(chǎn)企業(yè) 已經(jīng)生產(chǎn)出了復(fù)合管件產(chǎn)品，并且在±庫曼斯坦天然氣管道輸送工程一期項目，已經(jīng)應(yīng)用， 但是國外產(chǎn)品的儀基合金層采用的是堆焊工藝，從技術(shù)角度上看，存在著難度，并且價格昂 貴、供貨周期較長，所W二期工程中石油立足支持國內(nèi)在W往油氣管道有著成熟經(jīng)驗和良 好業(yè)績的幾家供應(yīng)商進(jìn)行新產(chǎn)品的試制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)械性能穩(wěn)定、效率高的雙金屬復(fù)合鋼板制Ξ通制造工 藝方法。
[0004] 本工藝通過對Ξ通用鋼板成分分析研究，Ξ通焊接工藝及Ξ通熱處理后性能分 析，確定焊材選取、焊接工藝參數(shù)及熱處理工藝，使成形和熱處理后Ξ通的機(jī)械性能和金相 組織滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0005] 選取合適焊材及合理焊接工藝；
[0006] 采取多次澤火的熱處理工藝。
[0007] Ξ通制造主要工藝步驟(見圖1):
[000引（1)原材料的采購、復(fù)檢：
[0009] 采購屬于冶金復(fù)合的爆炸復(fù)合鋼板(高強鋼+儀基合金鋼），并對采購的材料進(jìn)行 化學(xué)成
[0010] 分、機(jī)械性能、粘接強度、抗腐蝕性能等檢驗與試驗，同時逐張進(jìn)行超聲波檢測，檢 測
[0011] 基層材料是否存在內(nèi)部缺陷和結(jié)合面是否有剝離現(xiàn)象。
[0012] (2)焊接熱處理模擬實驗、產(chǎn)品工藝預(yù)定
[001引在經(jīng)過復(fù)檢合格的原材料鋼板上割取Ξ塊300mm*600mm的試板，沿長邊方向在板 寬的中間用等離子開出X型的坡口，并將坡口打磨出金屬光澤去除切割的熱影響區(qū)，把該Ξ 塊試板按照評定合格的焊接工藝模擬卷管焊接的焊接方式用N06625焊絲和C皿607GX焊條 焊接成為焊接試板，焊接試板經(jīng)過無損檢測合格后，確定兩種材料的共同適用的熱處理溫 度參數(shù)范圍，在此范圍內(nèi)，優(yōu)選出最適用的具體加熱和熱處理參數(shù)；
[0014] (3)下料、鋼管的預(yù)制
[0015] 根據(jù)產(chǎn)品及工藝要求，按工藝圖紙在鋼板上畫線、切割下料，選用數(shù)控切割機(jī)切 害d;設(shè)計專用切割生產(chǎn)區(qū)，保證材料下料的準(zhǔn)確；
[0016] (4)卷管焊接
[0017]根據(jù)工藝要求，在卷板機(jī)上將鋼板卷成圓筒形狀，并對管巧縱縫進(jìn)行焊接，校圓后 形成制造 Ξ通的巧料;在卷板前，覆層表面鋪蓋上纖維板，避免卷制過程中出現(xiàn)覆層金屬劃 傷和覆層與碳鋼工裝設(shè)備接觸，保證開好X型坡口后對口處無錯邊和直邊現(xiàn)象，將坡口內(nèi)用 機(jī)械修磨的方法去除熱切割的熱影響區(qū)后，用不誘鋼鋼絲輪將坡口內(nèi)及兩側(cè)各50mm內(nèi)表面 打磨干凈，按照評定合格的焊接工藝對管巧的基層、過渡層、覆層逐層進(jìn)行焊接，焊接期間 隨時監(jiān)測基層、過渡層、覆層焊接厚度，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，同時嚴(yán)格控制焊接的熱輸入量和層 間溫度，W及氣體保護(hù)的程度和逐層清根的潔凈度，保證焊道質(zhì)量達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)，避免存在 氣孔、夾渣缺欠，給管件造成腐蝕源，運樣既保證了烙敷金屬具備良好的力學(xué)性能，又提高 了其抗腐蝕的能力；
[001引（5)壓制成型
[0019] 將焊接工作完成后經(jīng)無損檢測合格的Ξ通管巧裝入天然氣加熱爐內(nèi)加熱，在液壓 機(jī)上進(jìn)行模壓成型，其全過程工序為:壓扁一復(fù)圓一Ξ次鼓包一開孔一二次拉拔支管一主 管校圓一去端一圓口，壓制過程中第一要保證管巧按預(yù)定的加熱規(guī)范加熱，控制升溫速度 《200°C A，升溫至950°C ± 10°C保溫30 ± 1 Omin分鐘出爐壓制，在鼓包過程中嚴(yán)格控制巧管 焊縫一側(cè)管體的浸水量，保證浸水線與出支管的胎模具的胎沿齊平，并嚴(yán)格監(jiān)視整個下壓 過程，控制Ξ通側(cè)壁不允許出現(xiàn)一點內(nèi)凹現(xiàn)象，避免覆層金屬出現(xiàn)權(quán)皺，成型過程中，與覆 層接觸的所有工裝模具表面全部涂上耐高溫滑石粉，既可W起到潤滑作用，又可W避免管 件高溫時覆層與碳鋼工裝模具接觸，管巧在每道次壓制或拉拔完畢后必須將其置于爐外待 管巧的溫度降至AC1W下時再入爐進(jìn)行二次加熱，由此避免變形部位長期連續(xù)處于下臨界 點W上溫度而造成金屬晶粒度粗大等過熱現(xiàn)象發(fā)生，通過W上工藝的控制產(chǎn)品既具有標(biāo)準(zhǔn) 圓滑的外觀質(zhì)量又具有熱處理前應(yīng)有的良好組織狀態(tài)，Ξ通成型、去端、校圓后對其主要尺 寸進(jìn)行測量；
[0020] (6)熱處理
[0021] 按照澤火加回火熱處理工藝，澤火時，入爐溫度《300°C，升溫速度控制在《200 °C A，升溫至940°C~960°C時保溫，保溫時間控制在30~45min，在純凈水中冷卻，回火時入 爐溫度《300°C，升溫速度控制在《200°C A，升溫至520°C~560°C時保溫，保溫時間控制在 40~60min在空氣中冷卻；
[0022] (7)內(nèi)、外表面處理
[0023] 對Ξ通內(nèi)外表面進(jìn)行修磨處理;處理等級達(dá)到Sa3.2級；
[0024] (8)無損探傷
[0025] 對Ξ通管體進(jìn)行滲透探傷和超聲探傷;對焊縫進(jìn)行射線探傷和超聲探傷；
[0026] (9)坡口
[0027] 對Ξ通管端進(jìn)行機(jī)加工坡口，保證覆層內(nèi)徑偏差<0.5mm，覆層壁厚偏差+2mmm/- 0.5mm.
[0028] (10)酸洗純化處理
[0029] 利用酸洗純化液對Ξ通內(nèi)壁進(jìn)行涂刷酸洗純化處理，合格后進(jìn)行殘夜的清洗和干 燥。
[0030] (11)成品檢測
[0031 ]按標(biāo)準(zhǔn)在平臺上對成品Ξ通逐件進(jìn)行幾何尺寸和形位偏差檢測，同時逐件進(jìn)行無 損檢測。并抽取檢樣件進(jìn)行理化性能和抗腐蝕性能檢測。
【附圖說明】
[0032] 圖1為雙金屬復(fù)合鋼板制Ξ通制造工藝工藝流程圖
【具體實施方式】
[0033] 下面對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034] (1)原材料的采購、復(fù)檢：
[0035] 采購四川驚雷科技股份有限公司生產(chǎn)的爆炸復(fù)合鋼板，并對采購的材料進(jìn)行化學(xué) 成分、機(jī)械性能、粘接強度、抗腐蝕性能等檢驗與試驗，同時逐張進(jìn)行超聲波檢測，檢測基層 材料是否存在內(nèi)部缺陷和結(jié)合面是否有剝離現(xiàn)象。
[0036] (2)焊接熱處理模擬實驗、產(chǎn)品工藝預(yù)定
[0037] 在經(jīng)過復(fù)檢合格的原材料鋼板上割取Ξ塊300mm*600mm的試板，沿長邊方向在板 寬的中間用等離子開出X型的坡口，并將坡口打磨出金屬光澤去除切割的熱影響區(qū)，把該Ξ 塊試板按照評定合格的焊接工藝模擬卷管焊接的焊接方式用N06625焊絲和C皿607GX焊條 焊接成為焊接試板，焊接試板經(jīng)過無損檢測合格后，確定兩種材料的共同適用的熱處理溫 度參數(shù)范圍，在此范圍內(nèi)，優(yōu)選出最適用的具體加熱和熱處理參數(shù)；
[0038] 焊接試板的熱處理工藝參數(shù)及性能結(jié)果如下表：
[0039]
[0040] (3)下料、鋼管的預(yù)制
[0041] 根據(jù)產(chǎn)品及工藝要求，按工藝圖紙在鋼板上畫線、切割下料，選用數(shù)控切割機(jī)切 害d;設(shè)計專用切割生產(chǎn)區(qū)，保證材料下料的準(zhǔn)確；
[0042] (4)卷管焊接
[0043] 本次試制的Ξ通規(guī)格為Φ610Χ610Χ610Χ 29mm等徑Ξ通，根據(jù)設(shè)計將鋼板在大 型卷管機(jī)上卷制成Φ 780 X 975mm的筒形管巧，在卷板前，覆層表面鋪蓋上纖維板，避免卷制 過程中出現(xiàn)覆層金屬劃傷和覆層與碳鋼工裝設(shè)備接觸。保證開好X型坡口后對口處無錯邊 和直邊現(xiàn)象。將坡口內(nèi)用機(jī)械修磨的方法去除熱切割的熱影響區(qū)后，用不誘鋼鋼絲輪將坡 口內(nèi)及兩側(cè)各50mm內(nèi)表面打磨干凈，按照評定合格的焊接工藝對管巧的基層、過渡層、覆層 逐層進(jìn)行焊接。焊接期間隨時監(jiān)測基層、過度層、覆層焊接厚度，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，同時嚴(yán)格控 制焊接的熱輸入量和層間溫度，W及氣體保護(hù)的程度和逐層清根的潔凈度，保證焊道質(zhì)量 達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)，避免存在氣孔、夾渣等缺欠，給管件造成腐蝕源，運樣既保證了烙敷金屬具 備良好的力學(xué)性能，又提高了其抗腐蝕的能力。根據(jù)Ξ通內(nèi)徑對齊的要求（內(nèi)徑Φ 569)，我 公司采用?？谠O(shè)計制作的外徑為635mm的Ξ通胎具進(jìn)行壓制。
[0044] (5)壓制成型
[0045] 將焊接工作完成后經(jīng)無損檢測合格的Ξ通管巧裝入天然氣加熱爐內(nèi)加熱，在液壓 機(jī)上進(jìn)行模壓成型，其全過程工序為:壓扁一復(fù)圓一Ξ次鼓包一開孔一二次拉拔支管一主 管校圓一去端一圓口，壓制過程中第一要保證管巧按預(yù)定的加熱規(guī)范加熱，控制升溫速度 《200°C A，升溫至950°C ± 10°C保溫30 ± 1 Omin分鐘出爐壓制，在鼓包過程中嚴(yán)格控制巧管 焊縫一側(cè)管體的浸水量，保證浸水線與出支管的胎模具的胎沿齊平，并嚴(yán)格監(jiān)視整個下壓 過程，控制Ξ通側(cè)壁不允許出現(xiàn)一點內(nèi)凹現(xiàn)象，避免覆層金屬出現(xiàn)權(quán)皺，成型過程中，與覆 層接觸的所有工裝模具表面全部涂上耐高溫滑石粉，既可W起到潤滑作用，又可W避免管 件高溫時覆層與碳鋼工裝模具接觸，管巧在每道次壓制或拉拔完畢后必須將其置于爐外待 管巧的溫度降至AC1W下時再入爐進(jìn)行二次加熱，由此避免變形部位長期連續(xù)處于下臨界 點W上溫度而造成金屬晶粒度粗大等過熱現(xiàn)象發(fā)生，通過W上工藝的控制產(chǎn)品既具有標(biāo)準(zhǔn) 圓滑的外觀質(zhì)量又具有熱處理前應(yīng)有的良好組織狀態(tài)，Ξ通成型、去端、校圓后對其主要尺 寸進(jìn)行測量；，結(jié)果滿足機(jī)加工成品的要求，實測值見下表：
[0046] 成型后Ξ通端部主要尺寸實測值單位:mm
[0047] L0048J (6)熱處理
[0049] 按照澤火加回火熱處理工藝，澤火時，入爐溫度《300°C，升溫速度控制在《200 °C A，升溫至940°C~960°C時保溫，保溫時間控制在30~45min，在純凈水中冷卻，回火時入 爐溫度《300°C，升溫速度控制在《200°C A，升溫至520°C~560°C時保溫，保溫時間控制在 40~60min在空氣中冷卻；
[(K)加](7)內(nèi)、外表面處理
[0化1 ] 對Ξ通內(nèi)外表面進(jìn)行修磨處理;處理等級達(dá)到Sa3.2級；
[0052] (8)無損探傷
[0053] 對Ξ通管體進(jìn)行滲透探傷和超聲探傷;對焊縫進(jìn)行射線探傷和超聲探傷；
[0化4] (9)坡口
[0055]對Ξ通管端進(jìn)行機(jī)加工坡口，保證覆層內(nèi)徑偏差<0.5mm，覆層壁厚偏差+2mmm/- 0.5mm.
[0化6] (10)酸洗純化處理
[0057]利用酸洗純化液對Ξ通內(nèi)壁進(jìn)行涂刷酸洗純化處理，合格后進(jìn)行殘夜的清洗和干 燥。
[005引（11)成品檢測
[0059] 按標(biāo)準(zhǔn)在平臺上對成品Ξ通逐件進(jìn)行幾何尺寸和形位偏差檢測，同時逐件進(jìn)行無 損檢測。并抽取檢樣件進(jìn)行理化性能和抗腐蝕性能檢測。
[0060] 雙金屬復(fù)合鋼板制化415MS+N08825)S通已順利通過了中國石油天然氣管道科學(xué) 研究院材料測試中屯、(力學(xué)性能)和中國石油大學(xué)(抗腐蝕試驗)的檢測評價，力學(xué)性能檢測 報告見"Ξ通報告編號:PMC-N1311775-CZHT"，S通抗腐蝕試驗報告編號：2013石油測字【M】 第306號、第266號、第267號、第268號、第269號、第270號、第272號、第273號、第274號。產(chǎn)品 設(shè)計合理質(zhì)量穩(wěn)定可靠，達(dá)到了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的實物性能指標(biāo)。
[0061] 上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的 人±能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加 W實施，并不能W此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā) 明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，效果相似，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種雙金屬復(fù)合鋼板制三通制造工藝方法，其特征在于其工藝步驟是： (1) 原材料的采購、復(fù)檢： 采購屬于冶金復(fù)合的爆炸復(fù)合鋼板，并對采購的原材料爆炸復(fù)合鋼板進(jìn)行化學(xué)成分、 機(jī)械性能、粘接強度、抗腐蝕性能的檢驗與試驗，同時逐張進(jìn)行超聲波檢測，檢測基層材料 是否存在內(nèi)部缺陷和結(jié)合面是否有剝離現(xiàn)象； (2) 焊接熱處理模擬實驗、產(chǎn)品工藝預(yù)定 在經(jīng)過復(fù)檢合格的原材料鋼板上割取三塊300mm*600mm的試板，沿長邊方向在板寬的 中間用等離子開出X型的坡口，并將坡口打磨出金屬光澤去除切割的熱影響區(qū)，把該三塊試 板按照評定合格的焊接工藝模擬卷管焊接的焊接方式用N06625焊絲和CHE607GX焊條焊接 成為焊接試板，焊接試板經(jīng)過無損檢測合格后，確定兩種材料的共同適用的熱處理溫度參 數(shù)范圍； (3) 下料、鋼管的預(yù)制 根據(jù)產(chǎn)品及工藝要求，按工藝圖紙在鋼板上畫線、切割下料； (4) 卷管焊接 根據(jù)工藝要求，在卷板機(jī)上將鋼板卷成圓筒形狀，并對管坯縱縫進(jìn)行焊接，校圓后形成 制造三通的坯料;在卷板前，覆層表面鋪蓋上纖維板，避免卷制過程中出現(xiàn)覆層金屬劃傷和 覆層與碳鋼工裝設(shè)備接觸，保證開好X型坡口后對口處無錯邊和直邊現(xiàn)象，將坡口內(nèi)用機(jī)械 修磨的方法去除熱切割的熱影響區(qū)后，用不銹鋼鋼絲輪將坡口內(nèi)及兩側(cè)各50mm內(nèi)表面打磨 干凈，按照評定合格的焊接工藝對管坯的基層、過渡層、覆層逐層進(jìn)行焊接，焊接期間隨時 監(jiān)測基層、過渡層、覆層焊接厚度； (5) 壓制成型 將焊接工作完成后經(jīng)無損檢測合格的三通管坯裝入天然氣加熱爐內(nèi)加熱，在液壓機(jī)上 進(jìn)行模壓成型； (6) 熱處理 按照淬火加回火熱處理工藝，淬火時，入爐溫度<300°C，升溫速度控制在<200°C/h， 升溫至940°C~960°C時保溫，保溫時間控制在30~45min，在純凈水中冷卻，回火時入爐溫 度<300°C，升溫速度控制在<200°C/h，升溫至520°C~560°C時保溫，保溫時間控制在40~ 60min在空氣中冷卻； (7) 內(nèi)、外表面處理 對三通內(nèi)外表面進(jìn)行修磨處理;處理等級達(dá)到Sa3.2級； (8) 無損探傷 對三通管體進(jìn)行滲透探傷和超聲探傷;對焊縫進(jìn)行射線探傷和超聲探傷； (9) 坡口 對三通管端進(jìn)行機(jī)加工坡口，保證覆層內(nèi)徑偏差<0.5mm，覆層壁厚偏差+2mm/-0.5mm; (10) 酸洗鈍化處理 利用酸洗鈍化液對三通內(nèi)壁進(jìn)行涂刷酸洗鈍化處理，合格后進(jìn)行殘夜的清洗和干燥； (11) 成品檢測 按標(biāo)準(zhǔn)在平臺上對成品三通逐件進(jìn)行幾何尺寸和形位偏差檢測，同時逐件進(jìn)行無損檢 測;并抽取檢樣件進(jìn)行理化性能和抗腐蝕性能檢測。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙金屬復(fù)合鋼板制三通制造工藝方法，其特征在于，步驟 (1) 中的爆炸復(fù)合鋼板采用高強鋼和鎳基合金鋼相復(fù)合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙金屬復(fù)合鋼板制三通制造工藝方法，其特征在于，步驟 (2) 中還包括有根據(jù)兩種材料的共同適用的熱處理溫度參數(shù)范圍，確定最適用的具體加熱 和熱處理參數(shù)的步驟。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙金屬復(fù)合鋼板制三通制造工藝方法，其特征在于，步驟 (3) 中所述切割選用數(shù)控切割機(jī)在切割生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行切割，保證材料下料的準(zhǔn)確切割。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙金屬復(fù)合鋼板制三通制造工藝方法，其特征在于，步驟 (4) 中焊接過程中對焊接的熱輸入量和層間溫度，以及氣體保護(hù)的程度和逐層清根的潔凈 度進(jìn)行檢測及控制。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙金屬復(fù)合鋼板制三通制造工藝方法，其特征在于，步驟 (5) 中模壓成型的工序包括:壓扁一復(fù)圓一三次鼓包一開孔一二次拉拔支管一主管校圓一 去端一圓口，壓制過程中第一要保證管坯按預(yù)定的加熱規(guī)范加熱，控制升溫速度<200°C/ h，升溫至950°C±10°C，保溫30±10min分鐘出爐壓制，在鼓包過程中嚴(yán)格控制坯管焊縫一 側(cè)管體的浸水量，保證浸水線與出支管的胎模具的胎沿齊平，并嚴(yán)格監(jiān)視整個下壓過程，控 制三通側(cè)壁不允許出現(xiàn)一點內(nèi)凹現(xiàn)象，避免覆層金屬出現(xiàn)褶皺，成型過程中，與覆層接觸的 所有工裝模具表面全部涂上耐高溫滑石粉，管坯在每道次壓制或拉拔完畢后必須將其置于 爐外待管坯的溫度降至AC1以下時再入爐進(jìn)行二次加熱，三通成型、去端、校圓后對其主要 尺寸進(jìn)行測量。
【文檔編號】B23P15/00GK105965212SQ201610471554
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】祭立柱, 韓木杰
【申請人】河北宇鵬重工管道裝備制造有限公司