专利名称：一种薄璧螺旋复合钢管的制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合钢管的焊接工艺，尤其涉及一种薄璧螺旋复合钢管的制作工 艺，属于压力容器金属焊接工艺。
背景技术：
金属复合管作为耐腐蚀、高强度、高刚性的新型材料，用途广泛，在流体输送用领 域，双金属复合管具有耐腐蚀、耐高温、低温脆性好，膨胀系数小等优点，目前国内对于中、 厚双金属复合板的焊接已做过大量研究，如专利申请号为201120183537.8 (2011-06-01) 的中国专利描述了一种钢基三层复合钢管，但是该专利只涉及一些钢管结构并未复合管的 制作工艺做详细描述，另外，对于某些特殊用压力容器所需要的较长的管道，通常不能采用 常规直焊方法，目前最常用的是螺旋管制作工艺，该工艺具有投资低、生产品种多等优点， 但是该工艺应用在薄璧复合金属管道上还有许多问题需要解决。发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题，提供一种薄璧螺旋复合钢管的制作工艺， 本发明制作工艺制备的压力容器薄璧复合钢管不仅具有优异的综合力学性能，还且制备相 同容量的钢管还具有使用材料少，成本低的优点。本发明为实现上述目的，采用以下技术方 案一种薄璧螺旋复合钢管的制作工艺，所述复合钢管是由低合金结构钢的基层和奥氏体 不锈钢的复层所组成，所述复合钢管管长为3000-12500mm，管直径为400-500mm，基层的厚 度为4-6mm，复层的厚度为O. 3-lmm ;所述复合钢管的制作包括备料检验、拆卷、矫平、剪切 对焊、剪边、铣边、预弯、成型、内外焊、切管、外观检测、平头倒棱；所述成型是将预弯后的钢带通过递送机由输入导板送入三辊成型机进行成型，输入 导板的两侧导板的辊面水平高度与与钢带递送高度一致，输入导板的上下导板的辊面间距 大于钢板厚度的2 4_，递送机压力为I 4Mpa ;成型时外控辊的成型角度调整偏差为 O 2°，I号辊梁的倾角为3号辊梁倾角的O. 5 O. 7倍，I号辊梁与3号辊梁之间间距为 20mm 120mm，当钢管自由边与递送边在咬合时，用手工电弧焊对焊缝点焊，当钢管直径在 标准范围内并且稳定时,开始实施自动焊。
本发明钢管直径在标准范围内中标准范围是指钢管成品直径的标准范围，该成品 直径是根据需要可以调整的；本发明根据钢板进入成型机的顺序依次标号为I号辊、2号辊 和3号棍。
本发明复合钢管是由低合金结构钢的基层和奥氏体不锈钢的复层所组成，而且该 复合钢管管长为3000-12500mm，管直径为400-500mm，基层的厚度为4_6mm，复层的厚度为 O. 3-1_，属于薄璧螺旋复合钢管的制作，因此与普通复合钢管制作工艺相比，存在以下焊 接难点1、虽然螺旋管制作工艺非常适合长管制作，但是在螺旋管制作中会有预弯和成型 步骤，这些步骤都对焊接工艺提出了更高的要求，因为相对传统的单层螺旋管焊接，复合钢 管在成型过程中需要把握更精准的弯曲度和弯曲工艺，这样才会保证在后续焊接中不会引起力学性能以及复合管之间结合力的下降，尤其是薄璧复合管，需要特别考虑成型工艺，以 免在后续焊接工艺中产生变形；2、材料为低合金结构钢与奥氏体不锈钢组成，因此在焊接 过程中由于碳素钢比不锈钢的含碳量多，碳素钢对焊缝的稀释作用较强，使融合区的脆性 层中的铬、镍量减小，其组织很容易成为高硬度的马氏体，增加脆性。3、该复合钢管属于典 型的薄璧管，焊接过程中易出现变形、焊接氧化、热裂纹等缺陷。
为解决上述问题，本发明采用三辊成型机进行成型处理，对薄璧螺旋复合钢管成 型工艺中成型角度、成型辊梁、内承盘、输入导板、旋转立辊做了调整做了相应调整，其中， 成型辊梁角度允许偏差为±2°，外控辊的成型角度调整偏差为O 2°，具体角度计算如 下(I)前桥(后桥)角度与I号成型辊的角度相等，具体计算如下BH1 = COS 1 _Ji (D — S)其中，B代表钢带工作宽度，mm;D代表钢管中径，mm;S代表钢管周长,mm ；(2)2号成型辊的角度具体计算如下Ji (D — 2XS) X Sina1 = tg 1_B其中，B代表钢带工作宽度，mm;D代表钢管内径，mm;S代表钢管周长,mm ；(3)3号成型辊及外控辊的角度按相等，具体计算如下Ji XDX Sina1a3 = tg 1B其中，B代表钢带工作宽度，mm;D代表钢管外径，mm;S代表钢管周长,mm ；本发明根据不同的成型辊调整不同的角度，可以使钢管在成型过程中最大限度的减少 应力和变形，以满足后续焊接工艺的需求，使其在后续焊接工程中不会出现复合管之间的 脱离、变形以及力学性能的下降；另外，I号辊梁的倾角为3号辊梁倾角的O. 5 O. 7倍，I 号辊梁与3号辊梁之间间距为20mm 120mm，这样有利于减少钢管表面的压痕，保证钢管 的质量，除此之外，本发明当钢管的自由边与递送边在咬采合时，采用手工电弧焊对焊缝点 焊，确认钢管直径在标准范围内并且稳定时，开始实施自动焊，这样不仅保证了焊接的精确 度而且减少了直接自动焊接时对钢管产生的过大约束力而引起的变形。
除此之外，本发明成型工艺中，剪边时将钢带剪边后的宽度控制在成品钢带宽度 的±0. 5mm范围内，钢带采用圆盘剪切，圆盘剪刀片重合量为被剪钢带壁厚的10 20%，圆盘剪刀片的侧向间隙为壁厚的6%，圆盘剪中心与机组中心线的偏差量小于O. 5mm，有利于提高焊接时对接的精确度；本发明铣边工艺中将剪切后的钢带送入铣边机，铣边机采用干式连续铣销，铣成I型坡口型式，I型坡口为不开坡口的对接焊对薄璧螺旋埋弧焊接非常有利，能够很好的控制焊接熔深；本发明人经过长期研究将钢带递送中调整钢带递送压力选为IMPa 4MPa，因为如果压力调得太高，容易使钢带成为轧制状态，压力过低，将造成递送辊与钢带间打滑，不利于钢带的焊接。
本发明焊接方式采用埋弧自动焊，埋弧焊是电弧在焊剂保护层下进行燃烧焊接的一种焊接方法，由于埋弧焊熔深大、生产率高、机械操作的程度高，因而适于焊接中厚板结构的长焊缝，本发明中复合钢管管长为3000-12500mm，属于长焊缝，适用于埋弧焊接；另外，埋弧焊对基层的稀释率最小，而自动焊接还可以使焊接质量良好稳定，减少劳动力成本；除此之外，埋弧焊时电弧被焊剂覆盖与空气隔离，焊接时没有弧光辐射，减轻对操作者身体的伤害。
本发明焊接工艺是将焊接材料、焊接工艺以及焊接方法综合配合才能得到本发明焊接后复合钢管的综合力学效果，另外，本发明的薄璧管可以大大降低同容量下的用管材料，大大节约了成本。
作为优选，所述内外焊是在基层之间采用焊丝HOSMnA和焊剂SJlOl进行埋弧焊接，在所述复层之间采用焊丝CHW-308L和焊剂CHFl 17进行埋弧焊接，焊接时焊接电流为 675-700A，焊接电压为31-34V，焊丝直接为4mm，焊接速度为1. 8-1. 9m/min，焊接后采用缓冷，焊接后基层接头熔合区主要成分为粒状贝氏体和珠光体，复层接头熔合区主要成分为奥氏体和铁素体。在焊接工艺中，本发明为解决上述问题，基层之间采用焊丝HOSMnA和焊剂SJlOl进行埋弧焊接；所述复层之间采用焊丝CHW-308L和焊剂CHFl 17进行埋弧焊接，且焊接时焊接电流为750-850A，焊接电压为31-34V，焊丝直接为4mm，焊接速度为1. 8-1. 9m/ min,焊接后采用缓冷。
对焊接材料选择本发明基层之间焊丝为H08MnA，其化学成分为C ( O. 1%、MnO.30-0. 55%, Si ^ O. 03%, S ^ O. 03%, P ^ 0.03%。Mn在熔敷金属中可以其脱氧和抗裂作用，基层之间使用高锰含量的焊丝，可以增强其焊接时脱氧性和抗裂性，可以增强焊缝的强度；另外，基层之间焊剂SJ101，是氟碱型烧结焊剂，具有优良的焊接工艺性能，电弧燃烧稳定，焊缝成型美观，脱渣容易，焊缝具有较高的低温冲击韧性，采用碱性焊剂时，基层的稀释率也较小，当配合焊丝HOSMnA时可以用于锅炉、压力容器、桥梁、贮运油(汽)罐、船舶等钢结构焊接。
本发明基层之间焊丝采用CHW-308L、焊剂采用CHFlOl，CHFlOl是氟碱型烧结焊剂，呈球形颗粒，具有优良的焊接工艺性能，电弧燃烧稳定，焊缝成型美观，脱渣容易，焊缝具有较高的低温冲击韧性，采用碱性焊剂时，基层的稀释率也较小，当配合焊丝CHW-308L 时可以用于锅炉、压力容器、桥梁、贮运油(气)罐、船舶等钢结构。本发明焊接时焊接电流为750-850A，焊接电压为31-34V，焊丝直接为4mm，焊接速度为1. 8-1. 9m/min,焊接后采用缓冷。焊接时为了降低熔合比，减少焊缝金属被稀释，本发明采用焊剂后缓冷、小电流， 高电压、快速焊接、小直径焊丝进行焊接，该方式可以减少碳素钢对焊缝 的稀释作用，使本发明焊接后基层接头熔合区主要成分为粒状贝氏体和珠光体，复层接头熔合区主要成分为奥氏体和铁素体，见附图1和图2所示，该熔合区未出现马氏体，大大增强了焊接处钢材的综合力学性能；另外，本发明是薄璧复合管，基层的厚度为4-6mm，复层的厚度为O. 3-lmm, 在焊接过程中如果电流、电压过大，造成大的热量输入时极易出现钢管热变形产生热裂纹， 因此不能采用过高的电流和电压，本发明人经过长期研究确定本发明焊接时焊接电流为 750-850A，焊接电压为31-34V，焊丝直接为4mm，焊接速度为1. 8-1. 9m/min，该焊接电参数的选择既可以增强焊接处钢材的综合力学性能还能减少焊缝金属被稀释，两外，焊接后采用缓冷可以充分消除焊接应力，防止焊接裂纹的产生。
本发明中焊接后基层接头熔合区主要成分为粒状贝氏体和珠光体，其中，主要成分为粒状贝氏体和珠光体是指焊接后基层接头熔合区粒状贝氏体和珠光体成分含量总和占基层接头熔合区总成分含量的80%以上；本发明中焊接后复层接头熔合区主要成分为奥氏体和铁素体，其中，主要成分为奥氏体和铁素体是指焊接后复层接头熔合区奥氏体和铁素体成分含量总和占复层接头熔合区总成分含量的80%以上。
作为优选，所述内外焊中基层之间焊缝的化学成分的重量含量为C O. 13-0. 18%、 Mn O. 69-0. 79%、Si O. 22-0. 26%、Ni O. 36-0. 97%、Cr O. 73-2. 00%、P ^ O. 016%、S (O. 007%、Mo ( O. 007%、Cu O. 033-0. 044%、V ≤ O. 007%、Nb ( O. 002、Ti ( O. 003%、Al O.018-0. 029%。
作为优选，所述内外焊中复层之间焊缝的化学成分的重量含量为C 0.06-0.08%、 Mn1. 29-1. 38%, Si O. 48-0. 50%, Ni 5. 70-6. 22%, Cr 11. 95-13. 54%、P ≤ O. 023%、 S ≤ O. 007%、Mo ( O. 03%、Cu O. 12-0. 13%、V ≤ O. 064%、Nb ( O. 045%、Ti ( O. 01%、Al O.18-0. 012%。
作为优选，所述内外焊时钝边尺寸为1. 6-2. 4_，管端坡口角度为30-35°，管端切斜量小于1. 6_。本发明焊接时钝边尺寸为1. 6-2. 4_，管端坡口角度为30-35°，减少了钝边尺寸和管端坡口角度，即减少了焊接线能量，降低了焊接热输入对焊接热影响区组织和性能的影响，提高焊缝热影响区的性能。
作为优选，所述铣边是将剪切后的钢带送入铣边机铣成I型坡口 ；所述铣边机采用干式连续铣销。I型坡口为不开坡口的对接焊对薄璧螺旋埋弧焊接非常有利，能够很好的控制焊接熔深。
作为优选，所述平头倒棱是将经过外观检测后的钢管进行平头倒棱倒成坡口角度，坡口内清除钝边毛刺而形成的内倒角小于7°。
作为优选,所述基层之间焊缝余高小于1. 4mm,基层之间焊缝余高小于1. 8_。本发明焊缝余闻较低，可以提闻焊接后焊缝的综合性能。
作为优选，所述复合钢管的外层为低合金结构钢层，内层为不锈钢层。该结构示意图如图3所示；本发明复合钢管结构还可以为有另外一种结合方式，其中，内层为低合金结构钢层、外层为不锈钢层，具体结构示意图如图4所示。
本发明的有益效果是1、本发明根据不同的成型辊调整不同的角度，可以使钢管在成型过程中最大限度的减少应力和变形，以满足后续焊接工艺的需求，使其在后续焊接工程中不会出现复合管之间的脱离、变形以及力学性能的下降。
2、本发明中I号辊梁的倾角为3号辊梁倾角的O. 5 O. 7倍，I号辊梁与3号辊梁之间间距为20mm 120mm，这样有利于减少钢管表面的压痕，保证钢管的质量，除此之外，本发明当钢管的自由边与递送边在咬采合时，采用手工电弧焊对焊缝点焊，确认钢管直径 在标准范围内并且稳定时，开始实施自动焊，这样不仅保证了焊接的精确度而且减少了直 接自动焊接时对钢管产生的过大约束力而引起的变形。
3、本发明铣边工艺中将剪切后的钢带送入铣边机，铣边机采用干式连续铣销，铣 成I型坡口型式，I型坡口为不开坡口的对接焊对薄璧螺旋埋弧焊接非常有利，能够很好 的控制焊接熔深；本发明人经过长期研究将钢带递送中调整钢带递送压力选为IMPa 4MPa，因为如果压力调得太高，容易使钢带成为轧制状态，压力过低，将造成递送辊与钢带 间打滑。
4、本发明解决低合金结构钢与奥氏体不锈钢中存在的碳素钢对焊缝的稀释作用 问题，降低融合区的脆性层中的铬、镍量减小量，使熔合区组织未高硬度的马氏体，增加焊 接后复合管的综合力学性能。
5、本发明解决了薄璧复合管焊接过程中易出现变形、焊接氧化、热裂纹等缺陷，提 高了焊接后复合管的综合力学性能。
6、本发明的薄璧管可以大大降低同容量下的用管材料，大大节约了成本。
图1 一种压力容器用薄璧复合钢管的焊接工艺焊接后基层接头熔合区主要成分； 图2 —种压力容器用薄璧复合钢管的焊接工艺焊接后复层接头熔合区主要成分；图3 —种压力容器用薄璧复合钢管的焊接工艺中复合钢管的一种结合方式；图4 一种压力容器用薄璧复合钢管的焊接工艺中复合钢管的另一种结合方式。
图中，1-不锈钢复层、2-碳钢基层、4-不锈钢复层焊缝、5-碳钢基层焊缝。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人 员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1一种薄璧螺旋复合钢管的制作工艺，该复合钢管是低合金结构钢Q235B作为基层，奥 氏体不锈钢为SUS304作为复合制作而成,该复合钢管管长为3000mm,管直径为400mm,基层 的厚度为4mm,复层的厚度为O. 3mm,其具体制作工艺如下(O备料检验钢带备卷时应验证钢带的产地、宽度、厚度、炉批号；(2)拆卷将备料检验后的钢带吊上托辊装置后调节左右机架，使钢带中心和机组中心 基本保持一致；拆卷过程中应对每卷钢带头、中、尾部各测量一次其宽度及厚度，确保每批 投入的钢带符合规范要求；(3)矫平将拆卷后的钢带进行矫平处理以确保钢管成型稳定；矫平过程中要时刻注 意矫平装置出口侧钢带的情况，如果出现上翘或下扣现象应立即停机并反转钢带，松下压 辊、微调矫平机左右手轮或电动调整，改变矫平机的上下间隙，使出口侧钢带保持平直，无 波浪；(3)剪切对焊采用剪板机或等离子切割对钢带的头尾进行剪切，剪切对接后进行焊接，焊接用磨光机打磨钢板端部及端部两侧20mm范围直至露出光泽为止；剪切时必须保证钢带头尾平直，宽度基本相等；采用剪板机对钢板头尾进行剪切时，必须根据钢板厚度调整好上下两剪刃的侧向间隙。
钢带对接时，钢带头尾边沿应平直，不得产生人为月牙弯；焊前用磨光机打磨板端及两侧20_范围直至露出光泽为止，确保焊缝表面无夹杂、气孔、咬边、凹坑、裂纹等焊接缺陷；(4)剪边钢带剪边后的宽度控制在成品钢带宽度的±0.5mm范围内，钢带采用圆盘剪切，圆盘剪刀片重合量为被剪钢带壁厚的10%，圆盘剪刀片的侧向间隙为壁厚的6%，圆盘到中心与机组中心线的偏差量为O. 5mm。
(5)铣边将剪切后的钢带送入铣边机，铣边机采用干式连续铣销，铣成I型坡口型式；铣边后的钢带边缘应光滑平整，钢带宽度均匀无波动。
(5)预弯将铣边后的钢带两侧作预弯处理，预弯后应将钢带预弯边向两侧退出或将预弯辊抬起，否则会造成预弯辊的划伤。
(6)成型将预弯后的钢带通过递送机送入成型机进行成型，成型时成型机两侧导板的辊面水平高度应与钢带送入高度一致，上下导板的辊面间距大于钢带板厚2mm，递送机压力为IMpa，成型时外控辊的成型角度调整偏差为1°，I号辊梁的倾角为3号辊梁倾角的 O. 5倍，I号辊梁与3号辊梁之间间距为20mm，当钢管自由边与递送边在咬合时，用手工电弧焊对焊缝点焊，当钢管直径在标准范围内并且稳定时，开始实施自动焊。
为保证钢带运行过程中，不发生纵向和横向上的翘曲(即起边)，顺利地进入成型机，对输入导板的调整作如下要求两侧导板的辊面水平标高应与钢带递送标高一致，调整成型辊角度时，应采用卡尺对各辊梁高度进行调整，确保每一成型辊高度一致，不允许有凹凸不平现象。使用旋转立辊卡紧钢带，但不得使钢带边缘产生超过Imm的挤厚，并保证钢带沿递送线平行前进，在钢带头未进入成型器前应抬起2号辊梁，当钢带进入到3号辊梁后调整好2号辊梁的压下量。
(6)内外焊内外焊是在基层之间采用焊丝HOSMnA和焊剂SJlOl进行埋弧焊接，在复层之间采用焊丝CHW-308L和焊剂CHFl 17进行埋弧焊接，焊接时焊接电流为675A，焊接电压为31V，焊丝直径为4mm，焊接速度为1. 8m/min，焊接后采用缓冷，焊接后基层接头熔合区主要成分为粒状贝氏体和珠光体，复层接头熔合区主要成分为奥氏体和铁素体(具体见图1 和图2所示)，所述焊接工艺中基层之间焊缝的化学成分的重量含量为C .O. 13-0. 18%、Mn O. 69-0. 79%、Si O. 22-0. 26%、Ni O. 36-0. 97%、Cr O. 73-2. 00%、P 彡 O. 016%、S 彡 O. 007%、 Mo ( O. 007%,Cu O. 033-0. 044%,V ( O. 007%,Nb ( O. 002,Ti ( .O. 003%、A1 O. 018-0. 029% ； 所述焊接工艺中复层之间焊缝的化学成分的重量含量为=C O. 06-.0. 08%、Mn 1.29-1.38%、SiO. 48-0. 50%、Ni 5. 70-6. 22%、Cr 11. 95-13. 54%、P ( O. 023%、S ( O. 007%、Mo ( O. 03%、 Cu O. 12-0. 13%、V 彡 O. 064%、Nb ( O. 045%、Ti ( O. 01%、Al O. 18-0. 012%，焊接时，钝边尺寸为1. 6mm,内外焊时钝边尺寸为1. 6mm,管端坡口角度为30° ,管端切斜量为1. 5mm,所述基层之间焊缝余高为1. 3mm,基层之间焊缝余高为1. 7mm。
(7)切管利用等离子切割机将内外焊接后的钢管按按规定长度切下，切割前调整切割机顶轮角度，确保切下钢管端面平滑并垂直于钢管中心线。
4. 10. 3切割过程中一定要保证切管小车上的顶轮顶住行进中的钢管，使切管小 车和钢管同步前进，以免切出螺旋线。
(8)外观检测测量切割后钢管直径、椭圆度、长度、焊缝余高、错边、直度。
(10)平头倒棱将经过外观检测后的钢管进行平头倒棱倒成坡口角度，坡口内清 除钝边毛刺而形成的内倒角为6°。
实施例2一种薄璧螺旋复合钢管的制作工艺，该复合钢管是低合金结构钢Q235B作为基层，奥 氏体不锈钢为SUS304作为复合制作而成,该复合钢管管长为9000mm,管直径为450mm,基层 的厚度为5mm,复层的厚度为O. 7mm,其具体制作工艺如下(1)备料检验钢带备卷时应验证钢带的产地、宽度、厚度、炉批号；(2)拆卷将备料检验后的钢带吊上托辊装置后调节左右机架，使钢带中心和机组中心 基本保持一致。拆卷过程中应对每卷钢带头、中、尾部各测量一次其宽度及厚度，确保每批 投入的钢带符合规范要求；(3)矫平将拆卷后的钢带进行矫平处理以确保钢管成型稳定。矫平过程中要时刻注 意矫平装置出口侧钢带的情况，如果出现上翘或下扣现象应立即停机并反转钢带，松下压 辊、微调矫平机左右手轮或电动调整，改变矫平机的上下间隙，使出口侧钢带保持平直，无 波浪；(3)剪切对焊采用剪板机或等离子切割对钢带的头尾进行剪切，剪切对接后进行焊 接，焊接用磨光机打磨钢板端部及端部两侧20mm范围直至露出光泽为止。剪切时必须保证 钢带头尾平直，宽度基本相等。采用剪板机对钢板头尾进行剪切时，必须根据钢板厚度调整 好上下两剪刃的侧向间隙。
钢带对接时，钢带头尾边沿应平直，不得产生人为月牙弯。
焊前用磨光机打磨板端及两侧20mm范围直至露出光泽为止。确保焊缝表面无夹 杂、气孔、咬边、凹坑、裂纹等焊接缺陷。
(4)剪边钢带剪边后的宽度控制在成品钢带宽度的±0. 5mm范围内，钢带采用圆 盘剪切，圆盘剪刀片重合量为被剪钢带壁厚的15%，圆盘剪刀片的侧向间隙为壁厚的6%， 圆盘剪中心与机组中心线的偏差量小于O. 5mm。
(5)铣边将剪切后的钢带送入铣边机，铣边机采用干式连续铣销，铣成I型坡口 型式。铣边后的钢带边缘应光滑平整，钢带宽度均匀无波动。
(5)预弯将铣边后的钢带两侧作预弯处理，预弯后应将钢带预弯边向两侧退出或 将预弯辊抬起，否则会造成预弯辊的划伤。
(6)成型将预弯后的钢带通过递送机送入成型机进行成型，成型时成型机两侧导 板的辊面水平高度应与钢带送入高度一致，上下导板的辊面间距大于钢带板厚3mm，递送机 压力为2Mpa，成型时外控辊的成型角度调整偏差为1°，I号辊梁的倾角为3号辊梁倾角的 O. 6倍，I号辊梁与3号辊梁之间间距为70mm，当钢管自由边与递送边在咬合时，用手工电弧 焊对焊缝点焊，当钢管直径在标准范围内并且稳定时，开始实施自动焊。
为保证钢带运行过程中，不发生纵向和横向上的翘曲(即起边)，顺利地进入成型 机，对输入导板的调整作如下要求两侧导板的辊面水平标高应与钢带递送标高一致，调整 成型辊角度时，应采用卡尺对各辊梁高度进行调整，确保每一成型辊高度一致，不允许有凹凸不平现象。使用旋转立辊卡紧钢带，但不得使钢带边缘产生超过Imm的挤厚，并保证钢带沿递送线平行前进，在钢带头未进入成型器前应抬起2号辊梁，当钢带进入到3号辊梁后调整好2号辊梁的压下量。
(6)内外焊内外焊是在基层之间采用焊丝HOSMnA和焊剂SJlOl进行埋弧焊接，在复层之间采用焊丝CHW-308L和焊剂CHFl 17进行埋弧焊接，焊接时焊接电流为680A，焊接电压为32V，焊丝直径为4mm，焊接速度为1. 8m/min，焊接后采用缓冷，焊接后基层接头熔合区主要成分为粒状贝氏体和珠光体，复层接头熔合区主要成分为奥氏体和铁素体(具体见图1 和图2所示)，所述焊接工艺中基层之间焊缝的化学成分的重量含量为C O. 13-0. 18%、Mn O. 69-0. 79%、Si O. 22-0. 26%、Ni O. 36-0. 97%、Cr O. 73-2. 00%、P 彡 O. 016%、S 彡 O. 007%、 Mo ( O. 007%,Cu O. 033-0. 044%,V ( O. 007%,Nb ( O. 002,Ti ( O. 003%、A1 O. 018-0. 029% ； 所述焊接工艺中复层之间焊缝的化学成分的重量含量为=C O. 06-0. 08%、Mn1. 29-1. 38%、SiO. 48-0. 50%,Ni 5. 70-6. 22%,Cr 11. 95-13. 54%,P ( O. 023%,S ( O. 007%,Mo ( O. 03%、 Cu O. 12-0. 13%、V 彡 O. 064%、Nb ( O. 045%、Ti ( O. 01%、Al O. 18-0. 012%，焊接时，钝边尺寸为1. 6mm,内外焊时钝边尺寸为1. 8mm,管端坡口角度为32° ,管端切斜量为1. Omm,所述基层之间焊缝余高为1. 0mm，复层之间焊缝余高为1. 0mm。
(7)切管利用等离子切割机将内外焊接后的钢管按按规定长度切下，切割前调整切割机顶轮角度，确保切下钢管端面平滑并垂直于钢管中心线。
4. 10. 3切割过程中一定要保证切管小车上的顶轮顶住行进中的钢管，使切管小车和钢管同步前进，以免切出螺旋线。
(8)外观检测测量切割后钢管直径、椭圆度、长度、焊缝余高、错边、直度。
(10)平头倒棱将经过外观检测后的钢管进行平头倒棱倒成坡口角度，坡口内清除钝边毛刺而形成的内倒角为4°。
实施例3一种薄璧螺旋复合钢管的制作工艺，该复合钢管是低合金结构钢Q235B作为基层，奥氏体不锈钢为SUS304作为复合制作而成,该复合钢管管长为12500mm,管直径为500mm,基层的厚度为6mm,复层的厚度为Imm,其具体制作工艺如下(1)备料检验钢带备卷时应验证钢带的产地、宽度、厚度、炉批号；(2)拆卷将备料检验后的钢带吊上托辊装置后调节左右机架，使钢带中心和机组中心基本保持一致。拆卷过程中应对每卷钢带头、中、尾部各测量一次其宽度及厚度，确保每批投入的钢带符合规范要求；(3)矫平将拆卷后的钢带进行矫平处理以确保钢管成型稳定。矫平过程中要时刻注意矫平装置出口侧钢带的情况，如果出现上翘或下扣现象应立即停机并反转钢带，松下压辊、微调矫平机左右手轮或电动调整，改变矫平机的上下间隙，使出口侧钢带保持平直，无波浪；(3)剪切对焊采用剪板机或等离子切割对钢带的头尾进行剪切，剪切对接后进行焊接，焊接用磨光机打磨钢板端部及端部两侧20mm范围直至露出光泽为 止。剪切时必须保证钢带头尾平直，宽度基本相等。采用剪板机对钢板头尾进行剪切时，必须根据钢板厚度调整好上下两剪刃的侧向间隙。
钢带对接时，钢带头尾边沿应平直，不得产生人为月牙弯。
焊前用磨光机打磨板端及两侧20mm范围直至露出光泽为止。确保焊缝表面无夹杂、气孔、咬边、凹坑、裂纹等焊接缺陷。
(4)剪边钢带剪边后的宽度控制在成品钢带宽度的±0. 5mm范围内，钢带采用圆盘剪切，圆盘剪刀片重合量为被剪钢带壁厚的20%，圆盘剪刀片的侧向间隙为壁厚的6%， 圆盘剪中心与机组中心线的偏差量小于O. 5mm。
(5)铣边将剪切后的钢带送入铣边机，铣边机采用干式连续铣销，铣成I型坡口型式。铣边后的钢带边缘应光滑平整，钢带宽度均匀无波动。
(5)预弯将铣边后的钢带两侧作预弯处理，预弯后应将钢带预弯边向两侧退出或将预弯辊抬起，否则会造成预弯辊的划伤。
(6)成型将预弯后的钢带通过递送机送入成型机进行成型，成型时成型机两侧导板的辊面水平高度应与钢带送入高度一致，上下导板的辊面间距大于钢带板厚4mm，递送机压力为4Mpa，成型时外控辊的成型角度调整偏差为2°，I号辊梁的倾角为3号辊梁倾角的O.7倍，I号辊梁与3号辊梁之间间距为120mm，当钢管自由边与递送边在咬合时，用手工电弧焊对焊缝点焊，当钢管直径在标准范围内并且稳定时，开始实施自动焊。
为保证钢带运行过程中，不发生纵向和横向上的翘曲(即起边)，顺利地进入成型机，对输入导板的调整作如下要求两侧导板的辊面水平标高应与钢带递送标高一致，调整成型辊角度时，应采用卡尺对各辊梁高度进行调整，确保每一成型辊高度一致，不允许有凹凸不平现象。使用旋转立辊卡紧钢带，但不得使钢带边缘产生超过Imm的挤厚，并保证钢带沿递送线平行前进，在钢带头未进入成型器前应抬起2号辊梁，当钢带进入到3号辊梁后调整好2号辊梁的压下量。
(6)内外焊内外焊是在基层之间采用焊丝HOSMnA和焊剂SJlOl进行埋弧焊接，在复层之间采用焊丝CHW-308L和焊剂CHFl 17进行埋弧焊接，焊接时焊接电流为700A，焊接电压为34V，焊丝直径为4mm，焊接速度为1. 9m/min,焊接后采用缓冷，焊接后基层接头熔合区主要成分为粒状贝氏体和珠光体，复层接头熔合区主要成分为奥氏体和铁素体(具体见图1 和图2所示)，所述焊接工艺中基层之间焊缝的化学成分的重量含量为C O. 13-0. 18%、MnO.69-0. 79%、Si O. 22-0. 26%、Ni O. 36-0. 97%、Cr O. 73-2. 00%、P 彡 O. 016%、S 彡 O. 007%、 Mo ( O. 007%,Cu O. 033-0. 044%,V ( O. 007%,Nb ( O. 002,Ti ( O. 003%、A1 O. 018-0. 029% ； 所述焊接工艺中复层之间焊缝的化学成分的重量含量为=C O. 06-0. 08%、Mn 1.29-1.38%、SiO. 48-0. 50%,Ni 5. 70-6. 22%,Cr 11. 95-13. 54%,P ( O. 023%、S 彡 O. 007%,Mo ( O. 03%、 Cu O. 12-0. 13%、V 彡 O. 064%、Nb ( O. 045%、Ti ( O. 01%、Al O. 18-0. 012%，焊接时，钝边尺寸为1. 6mm,内外焊时钝边尺寸为2. 4mm,`管端坡口角度为35° ,管端切斜量为O. 6mm,所述基层之间焊缝余高为O. 6mm,复层之间焊缝余为O. 6mm。
(7)切管利用等离子切割机将内外焊接后的钢管按按规定长度切下，切割前调整切割机顶轮角度，确保切下钢管端面平滑并垂直于钢管中心线。
4. 10. 3切割过程中一定要保证切管小车上的顶轮顶住行进中的钢管，使切管小车和钢管同步前进，以免切出螺旋线。
(8)外观检测测量切割后钢管直径、椭圆度、长度、焊缝余高、错边、直度。
(10)平头倒棱将经过外观检测后的钢管进行平头倒棱倒成坡口角度，坡口内清除钝边毛刺而形成的内倒角为3°。
对比例根据专利申请号为201120183537.8 (2011-06-01)的中国专利来进行对比例的设计， 不同的是低合金结构钢选用Q235B，不锈钢选用SUS304，具体工艺步骤如下1.一种钢基三层复合钢管,其特征在于包括材质为低合金结构钢Q345B的基层、在基层内表面的、材质为奥氏体不锈00Crl9Nil0的内耐酸防锈层以及在基层外表面的、材质为奥氏体不锈钢ICrlSNiOTi的外耐酸防锈层；所述的基层和内、外耐酸防锈层的接头处通过焊接连接；所述的焊接为基层之间的第一接合处使用埋弧焊用低合金钢焊丝H08D 和管线烧结焊剂SJlOlG焊接、内耐酸防锈层之间的第二接合处使用埋弧焊用不锈钢焊丝 CHW-308L和埋弧焊用熔炼焊剂CHF260焊接以及外耐酸防锈层之间的第三接合处使用埋弧焊用不锈钢焊丝ER308和埋弧焊用熔炼焊剂CHF260焊接。2.根据权利要求1所述的钢基三层复合钢管，其特征在于所述的基层的厚度在8 25mm之间，内耐酸防锈层的厚度在1. 2 1.8mm之间,外耐酸防锈层的厚度在1. 2 1. 8mm之间。
将本发明实施例之制作的复合管与对比例制作的三层复合钢管进行性能测试，测试方法如下(1)无损检测采用HS610e型超声波探伤仪、CF-1II型超声波探伤仪、HR-2000型X射线工业电视对管体和焊缝处进行检验，检验结果见表I所示，检验标准为GB/T6423. 3-1999、 GB/T3323-2005 ；(2)液压检测采用700TSP04-10水压机对本实施例和对比例管端密封后进行检测， 加压介质为水，试验温度为室温，实验结果见表2所示，检验标准为GB/T241-2007、Q/JZS 16-2012;(3)拉伸性能检测采用UH-F500KNI材料试验机对管体和焊接接头进行拉伸测试，检验结果见表3所示，检验标准为GB/T2228. 1-2010 ；(4)弯曲检测采用WE-600A材料试验机对管体和焊接接头进行弯曲测试，检验结果见表 4 所示，检验标准为 GB/T232-2010、GB/T2653-2008 ；(5)结合度检测采用WE-600A材料试验机对管体和焊接接头进行弯曲测试，检验结果见表 5 所示，检验标准为 GB/T6396-2008、GB/T232-2010 ；(6)夏比冲击检测采用JBN-300B冲击试验机对管体和焊接接头进行弯曲测试，缺口型式为V型，检验结果见表5所示，检验标准为GB/T229-2007 ；检测结果分析由表I至表6检测结果可 知，由本发明实施例焊接工艺制作的复合管综合性能均优于对比实施例制作的复合管。
表I无损检验结果
权利要求
1.一种薄璧螺旋复合钢管的制作エ艺，其特征在于所述复合钢管是由低合金结构钢的基层和奥氏体不锈钢的复层所组成，所述复合钢管管长为3000-12500mm，管直径为400-500mm，基层的厚度为4_6mm，复层的厚度为0. 3-lmm ;所述复合钢管的制作依次包括备料检验、拆卷、矫平、剪切对焊、剪边、铣边、预弯、成型、内外焊、切管、外观检测、平头倒棱； 所述成型是将预弯后的钢带通过递送机由输入导板送入三辊成型机进行成型，输入导板的两侧导板的辊面水平高度与与钢带递送高度一致，输入导板的上下导板的辊面间距大于钢板厚度的2 4_，递送机压カ为I 4Mpa ;成型时外控辊的成型角度调整偏差为0 2°，I号辊梁的倾角为3号辊梁倾角的0. 5 0. 7倍，I号辊梁与3号辊梁之间间距为20 120_，当钢管自由边与递送边在咬合时，用手工电弧焊对焊缝点焊，当钢管直径在标准范围内并且稳定时，开始实施自动焊。
2.如权利要求1所述ー种薄璧螺旋复合钢管的制作エ艺，其特征在于所述内外焊是在基层之间采用焊丝H)8MnA和焊剂SJlOl进行埋弧焊接，在所述复层之间采用焊丝CHW-308L和焊剂CHFl 17进行埋弧焊接，焊接时焊接电流为675-700A，焊接电压为31-34V，焊丝直接为4mm，焊接速度为1. 8-1. 9m/min，焊接后采用缓冷，焊接后基层接头熔合区主要成分为粒状贝氏体和珠光体，复层接头熔合区主要成分为奥氏体和铁素体。
3.如权利要求2所述ー种薄璧螺旋复合钢管的制作エ艺，其特征在于所述内外焊中基层之间焊缝的化学成分的重量含量为C 0. 13-0. 18%、Mn 0. 69-0. 79%、Si0.22-0. 26%、Ni 0. 36-0. 97%、Cr 0. 73-2. 00%、P ≤ 0. 016%、S 彡 0. 007%、Mo く 0. 007%、Cu0.033-0. 044%、V ≤ 0. 007%、Nb く 0. 002%、Ti く 0. 003%、Al 0.018-0. 029%。
4.如权利要求3所述ー种薄璧螺旋复合钢管的制作エ艺，其特征在于所述内外焊中复层之间焊缝的化学成分的重量含量为C 0. 06-0. 08%、Mn1. 29-1. 38%、Si 0. 48-0. 50%、Ni 5. 70-6. 22%、Cr 11. 95-13. 54%,P く 0. 023%,S ^ 0. 007%,Mo く 0. 03%、Cu 0. 12-0. 13%、V^O. 064%、Nb く 0. 045%、Ti く 0. 01%、Al 0. 18-0. 012%。
5.如权利要求4所述ー种薄璧螺旋复合钢管的制作エ艺，其特征在于所述内外焊时钝边尺寸为1. 6-2. 4mm，管端坡ロ角度为30-35°，管端切斜量小于1. 6mm。
6.如权利要求5所述ー种薄璧螺旋复合钢管的制作エ艺，其特征在于所述铣边是将剪切后的钢带送入铣边机铣成I型坡ロ ；所述铣边机采用干式连续铣销。
7.如权利要求6所述ー种薄璧螺旋复合钢管的制作エ艺，其特征在于所述平头倒棱是将经过外观检测后的钢管进行平头倒棱倒成坡口角度，坡口内清除钝边毛刺而形成的内倒角小于7°。
8.如权利要求7所述ー种薄璧螺旋复合钢管的制作エ艺，其特征在于所述基层之间焊缝余高小于1. 4mm,复层之间焊缝余高小于1. 8_。
9.如权利要求8所述ー种薄璧螺旋复合钢管的制作エ艺，其特征在于所述复合钢管的外层为低合金结构钢层，内层为不锈钢层。
全文摘要
本发明涉及一种复合钢管的焊接工艺，尤其涉及一种薄璧螺旋复合钢管的制作工艺，属于压力容器金属焊接工艺。一种薄璧螺旋复合钢管的制作工艺，所述复合钢管是由低合金结构钢的基层和奥氏体不锈钢的复层所组成，所述复合钢管管长为3000-12500mm，管直径为400-500mm，基层的厚度为4-6mm，复层的厚度为0.3-1mm；所述复合钢管的制作包括备料检验、拆卷、矫平、剪切对焊、剪边、铣边、预弯、成型、内外焊、切管、外观检测、平头倒棱。本发明制作工艺制备的压力容器薄璧复合钢管不仅具有优异的综合力学性能，还且制备相同容量的钢管还具有使用材料少，成本低的优点。
文档编号B21C37/08GK103028631SQ20121048971
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者杨伟芳, 顾苏民, 陈文豪, 郑荣, 朱文闯, 张淮, 吴建成, 林春明, 卞忠景 申请人:浙江金洲管道工业有限公司