专利名称：一种高频焊管钢带边部处理方法及焊管生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及高频焊接技术领域，具体地说，涉及一种高频焊接钢管钢带边部处理方法及包括该方法的高频焊管生产工艺。
背景技术：
高频焊接是一种利用高频电流所产生的集肤效应和邻近效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。它是直缝焊管(ERW)生产的关键工序。由高频焊接所生产的高频焊管在实践中用于输送低压、高压流体，以及输送腐蚀性介质等，所以对焊管质量的要求非常高。高频焊接中焊缝质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。而高频焊接中焊缝质量的好坏又与焊接前对钢带边部的将要进行焊接处理区域的洁净和平整程度密切相关。在对焊管进行处理的过程中，不仅要求焊缝有高的质量，还需要制造过程成本低廉。
目前，在高频焊接钢管生产中，对于小口径焊管，一般采用纵剪后钢带直接进行成型和焊接的工艺。纵剪后钢带边部产生有毛刺、微裂纹和撕裂层，以及钢带上下表面所带有的氧化铁皮、氧化层或粘附污物等。在焊接中容易出现打火，或使焊缝出现夹杂等现象。这会使得焊接很不稳定，容易产生焊接缺陷，成为影响焊管质量和产品合格率的主要因素。通常，对于大口径管，一般采用铣边后的钢带进行焊接，虽然去除了边部厚度方向的毛刺等缺陷，但在钢带角部仍存在一定的毛刺，以及仍未解决钢带上下表面的铁锈以及粘附污物等，不能保证钢管稳定的焊接条件，而且铣边机设备的运行和维护成本也很高。其中，酸洗可以有效去除钢带表面铁锈等有害杂质，提高焊接稳定性。早期电阻焊管生产中，都对钢带进行酸洗。但后来制管工艺几经演进，现今大多数高频焊管都取消了对钢带的酸洗。而经过酸洗的钢带，焊缝外观和质量均比未经酸洗直接焊接有明显的提高，但是酸洗成本较高。酸洗的化学过程导致一定钢材消耗，且酸洗本身对环境污染较大。
发明内容
本发明的目的在于解决现有高频焊管生产线钢管产品焊缝质量不稳定的问题。本发明应用于高频电阻焊钢管生产中，高频电阻焊钢管可简称为ERW或HFW钢管。本发明的一方面提供一种高频焊管钢带边部处理方法，对将要进行焊接的钢带边部的预定区域进行机械处理，去除所处理区域的毛刺、氧化皮及污物粘附；所述边部的预定区域是钢带边部的焊接区域、热影响区域、待焊区域或需要进行边部处理的指定区域，以使得焊接时焊接区域清洁、焊接区温度分布合理，提高焊缝质量和质量稳定性。对钢带边部区域机械处理方式包括但不限于钢刷或砂轮削磨、喷砂、喷丸等方式。在对钢带边部处理时，配有压缩空气吹扫和除尘装置，保证焊接区域清洁，以去除处理下来的毛刺、氧化皮及污物粘附，保证焊接区域的清洁。本发明的边部处理工艺中的机械处理精度高、易于控制，使用灵活，并且成本低廉。本发明的另一方面提供一种闻频焊管生广工艺，该闻频焊管生广工艺包括以下步骤钢带纵剪步骤，根据钢管直径进行纵剪；对将要进行焊接的钢带边部的预定区域的机械处理步骤，以去除所处理区域的毛刺、氧化皮及污物粘附；包括采用钢刷和砂轮削磨、喷砂、喷丸处理方式；高频焊接步骤，所述高频是指高于80KHz的频率。其中，钢带边部处理步骤放置在高频焊接步骤前。优选地，钢带边部处理步骤放置在最靠近高频焊接步骤之前。在对钢带边部处理时配有压缩空气吹扫和除尘装置，以去除处理下来的毛刺、氧化皮及污物粘附，保证焊接区域清洁。对于小口径高频电阻焊钢管生产机组，经过钢带纵剪后，采用机械处理方式进行钢带边部处理，最后进行高频焊接生产工艺；对于中大口径高频电阻焊钢管生产机组，可采用机械处理方式进行钢带边部处理之后再进行高频焊接。如原有生产线已设置铣边机，可在钢带铣边后，采用机械处理方式进行钢带边部处理，最后进行高频焊接生产工艺。本发明的有益效果是第一，本发明去除钢带纵剪后或铣边后角部产生的毛刺，避免由于毛刺产生的打火，进而消除由于打火带来的焊缝质量问题，并消除毛刺对钢带输送辊道和成型轧辊的划伤。第二，去除纵剪后在钢带边部断面形成的微裂纹、金属撕裂分离层，使得边部更光滑，避免由此导致的打火现象，同时减少焊缝产生夹杂，提高焊缝组织性 能。第三，对钢带边部处理的目的之三是去除钢带在焊接热影响区甚至更大区域的上下表面氧化铁皮以及污物粘覆，使得焊接区域更清洁。第四，把钢带边部尖角变为圆角，并使焊接V形区钢带边部更趋平行，充分利用高频电流邻近效应和集肤效应，减轻角部温度过高现象，使得焊接温度分布更加均匀，减少冷焊缺陷，提高焊缝质量。
图Ia和图Ib是用于高频焊管生产的流程图，其中，图Ia是不带铣边机的高频焊管钢带边部处理工艺，图Ib是带铣边机的高频焊管钢带边部处理工艺。
具体实施例方式以下参照本发明的设计思想，通过描述示例性实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。具体地，高频焊接钢管的钢带形成过程，如纵剪或铣边，完成后，钢带边部的预定区域易产生毛刺，钢带边部断面会形成微裂纹及金属分离层，钢带边部成为尖角，这些缺陷可通过机械处理方式进行处理。所述机械处理是对将要进行焊接的钢带边部的预定区域进行的处理方式，以去除所处理区域的毛刺、氧化皮及污物粘附；所述边部的预定区域是钢带边部的焊接区域、热影响区域、待焊区域或需要进行边部处理的指定区域。所述机械处理包括采用钢刷和砂轮削磨、喷砂、喷丸处理方式。钢带边部处理时配有压缩空气吹扫和除尘装置，以去除处理下来的毛刺、氧化皮及污物粘附，保证焊接区域的清洁。本发明的包括上述钢带边部处理方法的高频焊管生产工艺包括以下步骤钢带纵剪步骤，根据钢管直径进行纵剪；对将要进行焊接的钢带边部的预定区域的机械处理步骤，以去除所处理区域的毛刺、氧化皮及污物粘附；包括采用钢刷和砂轮削磨、喷砂、喷丸处理方式；高频焊接步骤，所述高频是指高于SOKHz的频率，其中，钢带边部处理步骤放置在高频焊接步骤前，优选钢带边部处理步骤放置在最靠近高频焊接步骤之前。钢带边部处理时配有压缩空气吹扫和除尘装置，以去除处理下来的毛刺、氧化皮及污物粘附，保证焊接区域清洁。对于小口径高频电阻焊钢管的生产机组，在采用钢带纵剪后，采用机械处理方式进行钢带边部处理，最后进行高频焊接生产工艺；对于已采用铣边机的中大口径高频电阻焊钢管生产机组，在采用钢带铣边后，再采用机械处理方式进行钢带边部处理，最后进行高频焊接生产工艺；对于新建的高频电阻焊钢管生产机组，可不再设置铣边机，而直接采用本发明的钢带边部处理方式。即采用钢带纵剪后，采用机械处理方式进行钢带边部处理，最后进行闻频焊接生广工艺。具体地说，通过利用钢刷或砂轮机械地削磨钢带需要处理的边部区域，去除钢带后角部产生的毛刺，或者可以通过削磨掉钢带表面一定厚度而去除钢带边部断面处形成的微裂纹和金属分离层。同样地，打磨掉钢带边部预定区域上下表面上的氧化皮及污物粘附，对于焊接的钢带边部的尖角利用钢刷或砂轮进行倒角或变为圆角。然而，钢刷和砂轮的磨 削仅作为示例示出，本发明的钢带边部处理方法中所使用的机械处理方式不限于此，机械处理方式可以是喷砂、喷丸等。经过机械处理后的钢带边部不仅在边部厚度方向上去除了不平滑的缺陷而形成了表面光滑的金属母材而且在钢带上下表面上的铁锈和粘附污染以及钢带角部这些区域都得到了清洁处理。当然，实施例不限于所述区域，还包括为进行下一步焊接需要处理的区域。在上述边部处理方法中，在对钢带边部处理时，配有压缩空气吹扫和除尘装置，可以对处理过程中产生的碎屑或灰尘进行清扫，保证焊接区域清洁。例如，对纵剪后将要进行边部处理的钢带利用喷砂和喷丸进行机械处理，可以通过控制喷砂、喷丸的处理区域，即，向预定的区域进行喷砂、喷丸，同时，可以根据不同的表面精整程度要求来控制喷砂、喷丸的速率、时间等参数，如此，可以高效精确地完成边部处理，大大提高了效率，并且降低了大型机组(例如取消铣边机等)运行成本。然而本发明不限于此，生产线可以根据需要灵活使用该处理方式。下面，参照具体实施例来详细说明包括上述高频焊管钢带边部处理方法的制造高频焊管的工艺。首先，本发明既可以应用于新建高频焊管生产线，也可以应用于现有生产线技术改造。一般情况下，生产高频焊管的典型工艺流程为开卷-钢带纵剪清除毛刺-清洁上下表面-磨削钢带表面或边部的微裂纹和金属分离层-钢管成型-高频焊接-探伤检测等-成品。本发明省略了高频焊接生产工艺的其他步骤，以免模糊本发明的主题，此处省略的高频焊接的生产工艺的步骤与本领域所用技术手段一致，附图为示意性示图，在不脱离本发明的权利要求限定的范围内，可以进行元件、步骤的修改、添加和删除。本发明既可以应用于新建高频焊管生产线，也可以应用于现有生产线技术改造。具体地说，对于新建高频焊管生产线，推荐采用本发明形成“钢带纵剪+钢带边部处理+焊接”的独特工艺，可取消价格昂贵、运行成本高的铣边机。钢带边部处理装置可以放置在钢带矫平机之后，使得后续钢带输送辊道、成型轧辊免受毛刺划伤。亦可放在成型机之前，保持良好的处理后的钢带边部状态。实施例I对于小口径高频焊管高频电阻焊钢管生产机组，使用如图Ia所示的生产机组，该生产机组不带铣边机，该机组用于生产直径为20mm，壁厚5mm的高频焊管，材质为10#、20#、45#、Q195 或 Q235。原材料开卷后，按照所需规格纵剪成钢带，如根据钢管的直径20mm进行纵剪，在纵剪时留有一定余量(例如，O. 5mm-l. 0mm)，以方便后续精确的边部处理；随后，利用本发明进行纵剪后的钢带将要进行焊接的区域、热影响区域如焊接接头处组织分布不均匀的区域以及其他会影响到焊缝质量的区域进行边部处理，对纵剪时产生的毛刺、油污以及其他缺陷，通过控制边部处理装置进行处理，边部处理装置中设置有可供选择的设备，例如砂轮、钢刷以及喷丸设备等，在本实施例中，利用钢刷打磨掉纵剪时产生的毛刺，并磨掉钢带表面约O. 5mm的厚度，以去除钢带边部断面处形成的微裂纹和金属分离层，去除油污以及其他缺陷。机械处理过程中同时运转压缩空气吹扫和除尘装置，以随时去除打磨掉的残渣及金属屑，此边部处理过程可以进行一次，也可以反复进行，此边部处理过程可以使用钢刷这一种处理设备也可以配合其他设备(例如砂轮等)一起使用，直到达到高频焊接要求质量的钢带；对边部处理结束后的钢带送入高频焊接装置，用高于SOKHz的频率进行高频焊接，得到焊缝质量高的高频焊管。
由于不使用体积大、运行成本高的铣边机，则该工艺的制造成本得到降低。通过对该机组生产出的具有上述规格的小口径高频焊管进行无损探伤检测、失效分析以及寿命评估，本实施例的焊管的焊缝质量高且稳定、产品合格率覆盖面高达99%以上，耐压性能、延伸率、高温蠕变性能和加工性能优良均符合要求。实施例2对于中大口径高频焊管高频电阻焊钢管生产机组，使用如图Ia所示的不带铣边机的生产机组，该机组用于生产直径为800mm，壁厚20mm的高频焊管，材质为10#、20#、45#、Q195 或 Q235。与实施例I相同，原材料开卷后，按照所需规格纵剪成钢带，纵剪的步骤与实施例I相同，纵剪所留余量根据后续步骤所确定；在本实施例中，利用钢刷和砂轮打磨掉钢带表面约Imm的厚度，去除了钢带边部的毛刺以及断面处形成的微裂纹和金属分离层，去除油污以及其他缺陷以及去除钢带边部由于纵剪时机械摩擦时等的过热区导致的晶粒粗化的区域，即热影响区域，同时运转压缩空气吹扫和除尘装置，去除打磨掉的残渣及金属屑。经多次边部处理过程，直到达到高频焊接要求质量的钢带。将经过边部处理后的钢带送入高频焊接装置，用高于SOKHz的频率进行高频焊接，得到焊缝质量高的高频焊管。本实施例的焊管的焊缝符合质量标准，产品合格率高，其各项性能指标均符合钢管质量要求。由于不使用体积大、运行成本高的铣边机，则该工艺的制造成本得到降低。并且通过对该机组生产出的具有上述规格的中大口径高频焊管进行无损探伤检测、失效分析以及寿命评估，本实施例的焊管的焊缝质量高且稳定、产品合格率覆盖面高达99%以上，耐压性能、延伸率、高温蠕变性能和加工性能优良均符合要求。实施例3对于已经使用了铣边机的中大口径高频焊管高频电阻焊钢管生产机组，如图Ib所示，生产直径为1400mm，壁厚20mm的高频焊管，材质为10#、20#、45#、Q195或Q235。原材料开卷后，按照所需规格纵剪成钢带，纵剪步骤与前面的实施例相同；随后，进入铣边机进行铣边，铣边后利用本发明钢带边部处理工艺进行边部处理，铣边后，对钢带角部、上下表面的铁锈以及残留的粘附污物等进行喷丸处理，其中，丸的选择根据本领域技术人员常用的铸铁丸或者铸钢丸，或者根据工件表面所需要的不同要求来选取，以去除铣边后仍留在钢带边部断面处的微裂纹和金属分离层，喷丸处理过程中同时运转压缩空气吹扫和除尘装置，以随时去除打磨掉的残渣及金属屑，此过程可以依据检测的标准而进行一次或多次，同样地，此边部处理过程也可以使用钢刷，直到达到高频焊接要求质量的钢带；对边部处理结束后的钢带送入高频焊接装置，用高于SOKHz的频率进行高频焊接，得到焊缝质量高的高频焊管。由于在铣边后使用了本发明的钢带边部处理工艺，处理精度更高，表面洁净度以及平整度大幅提高，故而得出焊缝质量精良的焊管。通过对该机组生产出的具有上述规格的中大口径高频焊管进行无损探伤检测、失效分析以及寿命评估，本实施例的焊管的焊缝质量高且稳定、产品合格率覆盖面高达99%以上，耐压性能、延伸率、高温蠕变性能和加工性能优良均符合要求。对于新建高频焊管生产线，推荐采用本发明形成“钢带纵剪+钢带边部处理+焊接”的独特工艺，如图Ia所示，取消价格昂贵、运行成本高的铣边机。 本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明设计思想的范围内，可以进行各种变形和修改，这些变化均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种高频焊管钢带边部处理方法，其特征在于对将要进行焊接的钢带边部的预定区域进行机械处理，去除所处理区域的毛刺、氧化皮及污物粘附；所述边部的预定区域是钢带边部的焊接区域、热影响区域、待焊区域或需要进行边部处理的指定区域。
2.根据权利要求I所述的边部处理方法，其特征在于所述机械处理包括采用钢刷和砂 轮削磨、喷砂、喷丸处理方式。
3.根据权利要求I所述的边部处理方法，其特征在于钢带边部处理时配有压缩空气吹扫和除尘装置，以去除处理下来的毛刺、氧化皮及污物粘附，保证焊接区域的清洁。
4.一种高频焊管生产工艺，其特征在于包括以下步骤 钢带纵剪步骤，根据钢管直径进行纵剪； 对将要进行焊接的钢带边部的预定区域进行机械处理，去除所处理区域的毛刺、氧化皮及污物粘附；采用包括钢刷和砂轮削磨、喷砂、喷丸处理方式； 高频焊接步骤，所述高频是指高于80KHz的频率。
5.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于钢带边部处理步骤放置在最靠近高频焊接步骤之前。
6.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于钢带边部处理时配有压缩空气吹扫和除尘装置，以去除处理下来的毛刺、氧化皮及污物粘附，保证焊接区域清洁。
7.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于 对于采用铣边机的高频电阻焊钢管生产机组，在钢带铣边后，采用机械处理方式进行钢带边部处理，最后进行高频焊接生产工艺。
全文摘要
本发明提供一种高频焊管钢带边部处理方法及包括该处理方法的焊管生产工艺，所述高频焊管钢带边部处理方法是对将要进行高频焊接的钢带边部的焊接区域、热影响区域或需要进行边部处理的指定区域进行机械处理或化学处理，以去除所述处理区域的毛刺、氧化皮及污物粘附；通过使用该方法，使高频焊管钢带边部的焊接区域保持清洁，焊接区域温度分布均匀合理，提高了高频焊管质量稳定性，使焊缝质量得到很大提高。
文档编号B23K13/00GK102886647SQ20121036186
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者韩宝云, 王金飞, 李殿杰, 李胜峰 申请人:中国钢研科技集团有限公司, 新冶高科技集团有限公司