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简单介绍下制造不锈钢焊管的具体步骤

简单介绍下制造不锈钢焊管的具体步骤

时间: 2019-03-20 浏览次数:
为了实现高效率且无焊接缺陷的、高质量不锈钢焊管目的,本发明的不锈钢焊管制造方法有以下工序: (a)把具有两侧边的钢带成形为圆筒状,使两侧边端部相对; (b)向钢带的两侧边
  为了实现高效率且无焊接缺陷的、高质量不锈钢焊管目的,本发明的不锈钢焊管制造方法有以下工序:
 
    (a)把具有两侧边的钢带成形为圆筒状,使两侧边端部相对;
 
    (b)向钢带的两侧边端部供给高频电流,以钢带融点以下的温度对该两侧边端部预热;
 
    (c)用挤压辊加压该两侧边端部,形成包含对接线的对接部;
 
    (d)在挤压辊轴中心的连接线与对接线的交点即挤压点附近,用能使钢带的整个厚度溶融的高密度能量束照射,使该两侧边端部焊接;
 
    (e)在与(d)工序的同时,用挤压辊以能足够防止焊接缺陷的加压量加压。
 
    工序(d)的焊接,最好是向挤压点上游侧0-5mm的对接线上照射能量束。
 
    工序(e)的加压工序最好是以0.1-1mm的加压量加压。
 
    另外,本发明还提供具有以下工序的不锈钢焊管制造方法:
 
    (a)把钢带成形为具有两个端部的开口管,该两个端部包含两个端面;
 
    (b)把该两个端面对接,形成对接部;
 
    (c)用在焊接线方向上向焊接完了部一侧倾斜的高密度能量束照射该对接部;高密度能量束具有光轴和照射点;
 
    (d) 一边进行工序(C)的高密度能量束照射,一边焊接该对接部。
 
    上述方法中,能量束最好具有5度至20度的倾斜角。该倾斜角是高密度能量束的光轴与照射点法直线的交角。
 
    图1是实施例1方法中所使用制造装置的概略图。
 
    图2是表示实施例1中贯穿焊接速度与焊接质量关系的图。
 
    图3是表示实施例1中加压量与焊接质量关系的图。
 
    图4是现有制造法的说明图。
 
    图5是另一个现有制造法的说明图。
 
    图6是表示实施例2方法的概略图。
 
    图7是表示实施例2中的能束倾斜角度与焊接缺陷产生个数及焊进深度关系的图。
 
    实施例1
 
    本发明的不锈钢焊管制造方法具有以下特征:一边连续地运送钢带一边使钢带的两侧边端部相对而形成圆筒状;向钢带的两侧边端部供给高频电流,预热至材料的融点以下温度;用挤压辊加压钢带的两侧边端部并使之对接;在挤压辊轴中心的连接线与对接线的交点附近,用能使钢带整个厚度溶融的高密度能量束照射该对接部,进行焊接,同时,用上述挤压辊以预定加压量加压。
 
    另外,本发明最好还具有以下特征:
 
    上述钢带两侧边端部的预热温度为600~1200℃。
 
    上述钢带两侧边端部的对接部形状为I型,其对接部的间隔为0~0.20mm。
 
    上述高密度能量束的照射位置为上述交点的上游侧0~5.0mm处。
 
    在用激光焊接上述钢带两侧边端部的对接部的同时,用上述挤压辊加压的加压量为0.1~1.0mm。
 
    用气体屏蔽上述钢带两侧边端部的预热区域及高密度能量束的照射位置附近。
 
这里,加压量为如下定义:
 
    加压量(mm)=制管前的带材宽(mm)-管外周长(mm)。
 
    本发明中,把连续运送着的钢带成形为圆筒状,用高频感应方式或高频电阻方式把钢带的两侧边端部预热至材料的融点以下,最好是600~1200℃,同时,在挤压辊轴中心线的连接线与对接线的交点附近,最好是在该交点上游侧0~5.0mm处,用能溶融钢带整个厚度的高密度能量束照射,使对接部焊接,同时,上述挤压辊最好用0.1~1.0mm的加压量加压。这样,能提高贯穿极限焊接速度,并能扩大容许焊接速度范围,能得到无咬边、气孔、纵裂纹等焊接缺陷的高质量不锈钢焊管。
 
    焊接位置的检测是用设置在钢带两侧边端部收束之前的CCD摄像机进行。对接位置由该GCD摄像机摄录,焊接机随对接线的变动而移动。然后,在焊接时增厚的焊接部被切除。接着,用高频感应电源对焊接部附近加热至预定温度、水冷却、进行淬火处理。淬火处理后,再加热至预定的温度回火,或者把焊接部附近加热至预定温度后空冷。
 
    下面,说明本发明中的各要素。
 
(1) 钢带两侧边端部的预热温度
 
    为了调查由预热钢带两侧边端部而使焊接速度增加的效果,预热温度采用从室温变化到融点、用输出功率为20kw的二氧化碳激光器进行焊接,调查贯穿焊接的可能极限速度和焊接部的质量。
 
    图2是表示用连续成形钢带并焊接的通常制管轧机制造外径508mm×板厚12.7mm的碳素钢管的结果。图2的斜线部区域表示完好焊道的范围。
 
从图2可知,随着预热温度的上升,贯穿极限焊接速度增加。虽然预热温度不足600℃也能充分焊接,但是在该温度时,用与室温下的贯穿极限焊接速度的比率求得的焊接速度的增加率为1.5倍以下,是很低的,所以生产性差。
 
    因此,为了得到相对于室温下贯穿极限焊接速度为1.5倍以上的贯穿极限焊接速度,预热温度应设定在600℃以上。
 
    另一方面,当预热温度为融点以上时,贯穿极限焊接速度相对于室温下贯穿界限焊接速度的增加率约为3.5倍,虽然能大幅度提高生产性,但同时形成烧穿焊道,不能得到完好的焊道。
 
    另外,当预热温度为1200℃以上、融点以下时的温度时,贯穿极限焊接速度相对于室温下贯穿极限焊接速度的增加率约为3.0倍,虽然能大幅度提高生产性,但是在该温度范围内,形成烧穿焊道的极限焊接速度和贯穿极限焊接速度的容许范围△∞(换言之,是能得到完好焊道的适当焊接速度范围)与预热温度为12 00℃以下的时相比,大幅度地变小。
 
    因此,预热温度应限定在材料的融点以下,最好为600 -1200℃的范围内。
 
    (2)高密度能量束的照射位置
 
    成形为圆筒状的钢带两侧边端部,从挤压辊轴中心连线与对接焊线的交点起(下面称为挤压点)随着往下游侧进入,由于反弹而开口。因此,对上述挤压点下游侧的位置照射高密度能量束进行焊接的情况下,溶融金属凝固时作用有拉应力,产生咬边或由材料的化学组分等原因而产生凝固裂纹等焊接缺陷。另一方面,在挤压点的上游侧,由于圆筒状钢带的两侧边端部随着接近挤压点而渐近,所以能避免在挤压点下游侧产生的那种凝固裂纹等焊接缺陷。
 
    因此,在挤压点附近照射高密度能量束是很重要的。高密度能量束的照射位置不要设在焊接部作用有拉应力的挤压点下游侧,最好设置在挤压点的上游侧。即使设在挤压点上游侧,当对接间隔为0.20mm以上时,由于间隙过大,也会产生咬边缺陷。这里,0.20mm的对接间隔为相当于挤压点上游侧约5mm的位置的值。
 
    因此,高密度能量束应照射在挤压点附近,最好是在挤压点上游侧0~0.5mm的位置。该照射位置是相当于对接间隔为0~0.2mm的值。
 
    (3)加压量
 
    在使用高密度能量束焊接制管这种对接贯穿焊接法中,由高速而形成宽度窄的溶融金属,由于急速凝固,在里侧的焊道部上易产生咬边或因材料化学组分导致的凝固裂纹。另外,还存在着气体及金属蒸气被封入而容易产生气孔的问题。为了防止这些焊接缺陷,可采用挤压辊实施加压的方法。即,通过加压使溶融状态的焊接金属往板厚方向挤出,从而防止了咬边。另外,通过加压,在溶融金属被挤出时,气孔被压溃。另一方面,通过加压,对溶融金属付与压缩力,从而防止了溶融金属的凝固裂纹。
 
    这样,通过加压来防止焊接缺陷的效果经实验得到证识。制管焊接是连续地成形钢带、并用输出功率为20ktu,的二氧化碳激光器制造外径508mm×板厚7.5 mm的碳素钢焊接管。图3是表示用挤压辊从不锈钢焊管的外周部挤压,以O~2.0mm的范围付与焊接金属部压缩变位时的结果。这里,当加压量不足0.1mm时,由于焊接金属的挤出量及压缩压力过小,防止焊接缺陷的效果小,形成咬边,焊接缺陷也存在。当加压量超过1.0mm时,由于焊接金属宽度窄,为0.5~2 mm,几乎所有的焊接金属被挤出,进而,热影响部因金属塑性流动而隆起,切除了包含焊道部分的该隆起部分后,会产生因材料的杂质及成分偏析而引起的钩形裂纹。
 
    因此,用高密度能量束焊接时,对溶融金属加压是必须的,加压量最好设定在0.1~1.0mm的范围内。
 
    (4)屏蔽气体   不锈钢管厂家  http://www.justjummy.com 
 
    制管时,应该用氮气或氦等非活性气体屏蔽高频电流预热的端部、焊接部以及其附近。其目的是通过屏蔽来抑制焊接部内的残留物,这些残留物是由预热时形成的钢带对接面的氧化皮膜和氧化物的卷入而进入焊接部内的。

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