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簡單介紹下制造不銹鋼焊管的具體步驟

簡單介紹下制造不銹鋼焊管的具體步驟

時間: 2019-03-20 瀏覽次數:
為了實現高效率且無焊接缺陷的、高質量不銹鋼焊管目的,本發明的不銹鋼焊管制造方法有以下工序: (a)把具有兩側邊的鋼帶成形為圓筒狀,使兩側邊端部相對; (b)向鋼帶的兩側邊
  為了實現高效率且無焊接缺陷的、高質量不銹鋼焊管目的,本發明的不銹鋼焊管制造方法有以下工序:
 
    (a)把具有兩側邊的鋼帶成形為圓筒狀,使兩側邊端部相對;
 
    (b)向鋼帶的兩側邊端部供給高頻電流,以鋼帶融點以下的溫度對該兩側邊端部預熱;
 
    (c)用擠壓輥加壓該兩側邊端部,形成包含對接線的對接部;
 
    (d)在擠壓輥軸中心的連接線與對接線的交點即擠壓點附近,用能使鋼帶的整個厚度溶融的高密度能量束照射,使該兩側邊端部焊接;
 
    (e)在與(d)工序的同時,用擠壓輥以能足夠防止焊接缺陷的加壓量加壓。
 
    工序(d)的焊接,最好是向擠壓點上游側0-5mm的對接線上照射能量束。
 
    工序(e)的加壓工序最好是以0.1-1mm的加壓量加壓。
 
    另外,本發明還提供具有以下工序的不銹鋼焊管制造方法:
 
    (a)把鋼帶成形為具有兩個端部的開口管,該兩個端部包含兩個端面;
 
    (b)把該兩個端面對接,形成對接部;
 
    (c)用在焊接線方向上向焊接完了部一側傾斜的高密度能量束照射該對接部;高密度能量束具有光軸和照射點;
 
    (d) 一邊進行工序(C)的高密度能量束照射,一邊焊接該對接部。
 
    上述方法中,能量束最好具有5度至20度的傾斜角。該傾斜角是高密度能量束的光軸與照射點法直線的交角。
 
    圖1是實施例1方法中所使用制造裝置的概略圖。
 
    圖2是表示實施例1中貫穿焊接速度與焊接質量關系的圖。
 
    圖3是表示實施例1中加壓量與焊接質量關系的圖。
 
    圖4是現有制造法的說明圖。
 
    圖5是另一個現有制造法的說明圖。
 
    圖6是表示實施例2方法的概略圖。
 
    圖7是表示實施例2中的能束傾斜角度與焊接缺陷產生個數及焊進深度關系的圖。
 
    實施例1
 
    本發明的不銹鋼焊管制造方法具有以下特征:一邊連續地運送鋼帶一邊使鋼帶的兩側邊端部相對而形成圓筒狀;向鋼帶的兩側邊端部供給高頻電流,預熱至材料的融點以下溫度;用擠壓輥加壓鋼帶的兩側邊端部并使之對接;在擠壓輥軸中心的連接線與對接線的交點附近,用能使鋼帶整個厚度溶融的高密度能量束照射該對接部,進行焊接,同時,用上述擠壓輥以預定加壓量加壓。
 
    另外,本發明最好還具有以下特征:
 
    上述鋼帶兩側邊端部的預熱溫度為600~1200℃。
 
    上述鋼帶兩側邊端部的對接部形狀為I型,其對接部的間隔為0~0.20mm。
 
    上述高密度能量束的照射位置為上述交點的上游側0~5.0mm處。
 
    在用激光焊接上述鋼帶兩側邊端部的對接部的同時,用上述擠壓輥加壓的加壓量為0.1~1.0mm。
 
    用氣體屏蔽上述鋼帶兩側邊端部的預熱區域及高密度能量束的照射位置附近。
 
這里,加壓量為如下定義:
 
    加壓量(mm)=制管前的帶材寬(mm)-管外周長(mm)。
 
    本發明中,把連續運送著的鋼帶成形為圓筒狀,用高頻感應方式或高頻電阻方式把鋼帶的兩側邊端部預熱至材料的融點以下,最好是600~1200℃,同時,在擠壓輥軸中心線的連接線與對接線的交點附近,最好是在該交點上游側0~5.0mm處,用能溶融鋼帶整個厚度的高密度能量束照射,使對接部焊接,同時,上述擠壓輥最好用0.1~1.0mm的加壓量加壓。這樣,能提高貫穿極限焊接速度,并能擴大容許焊接速度范圍,能得到無咬邊、氣孔、縱裂紋等焊接缺陷的高質量不銹鋼焊管。
 
    焊接位置的檢測是用設置在鋼帶兩側邊端部收束之前的CCD攝像機進行。對接位置由該GCD攝像機攝錄,焊接機隨對接線的變動而移動。然后,在焊接時增厚的焊接部被切除。接著,用高頻感應電源對焊接部附近加熱至預定溫度、水冷卻、進行淬火處理。淬火處理后,再加熱至預定的溫度回火,或者把焊接部附近加熱至預定溫度后空冷。
 
    下面,說明本發明中的各要素。
 
(1) 鋼帶兩側邊端部的預熱溫度
 
    為了調查由預熱鋼帶兩側邊端部而使焊接速度增加的效果,預熱溫度采用從室溫變化到融點、用輸出功率為20kw的二氧化碳激光器進行焊接,調查貫穿焊接的可能極限速度和焊接部的質量。
 
    圖2是表示用連續成形鋼帶并焊接的通常制管軋機制造外徑508mm×板厚12.7mm的碳素鋼管的結果。圖2的斜線部區域表示完好焊道的范圍。
 
從圖2可知,隨著預熱溫度的上升,貫穿極限焊接速度增加。雖然預熱溫度不足600℃也能充分焊接,但是在該溫度時,用與室溫下的貫穿極限焊接速度的比率求得的焊接速度的增加率為1.5倍以下,是很低的,所以生產性差。
 
    因此,為了得到相對于室溫下貫穿極限焊接速度為1.5倍以上的貫穿極限焊接速度,預熱溫度應設定在600℃以上。
 
    另一方面,當預熱溫度為融點以上時,貫穿極限焊接速度相對于室溫下貫穿界限焊接速度的增加率約為3.5倍,雖然能大幅度提高生產性,但同時形成燒穿焊道,不能得到完好的焊道。
 
    另外,當預熱溫度為1200℃以上、融點以下時的溫度時,貫穿極限焊接速度相對于室溫下貫穿極限焊接速度的增加率約為3.0倍,雖然能大幅度提高生產性,但是在該溫度范圍內,形成燒穿焊道的極限焊接速度和貫穿極限焊接速度的容許范圍△∞(換言之,是能得到完好焊道的適當焊接速度范圍)與預熱溫度為12 00℃以下的時相比,大幅度地變小。
 
    因此,預熱溫度應限定在材料的融點以下,最好為600 -1200℃的范圍內。
 
    (2)高密度能量束的照射位置
 
    成形為圓筒狀的鋼帶兩側邊端部,從擠壓輥軸中心連線與對接焊線的交點起(下面稱為擠壓點)隨著往下游側進入,由于反彈而開口。因此,對上述擠壓點下游側的位置照射高密度能量束進行焊接的情況下,溶融金屬凝固時作用有拉應力,產生咬邊或由材料的化學組分等原因而產生凝固裂紋等焊接缺陷。另一方面,在擠壓點的上游側,由于圓筒狀鋼帶的兩側邊端部隨著接近擠壓點而漸近,所以能避免在擠壓點下游側產生的那種凝固裂紋等焊接缺陷。
 
    因此,在擠壓點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設在焊接部作用有拉應力的擠壓點下游側,最好設置在擠壓點的上游側。即使設在擠壓點上游側,當對接間隔為0.20mm以上時,由于間隙過大,也會產生咬邊缺陷。這里,0.20mm的對接間隔為相當于擠壓點上游側約5mm的位置的值。
 
    因此,高密度能量束應照射在擠壓點附近,最好是在擠壓點上游側0~0.5mm的位置。該照射位置是相當于對接間隔為0~0.2mm的值。
 
    (3)加壓量
 
    在使用高密度能量束焊接制管這種對接貫穿焊接法中,由高速而形成寬度窄的溶融金屬,由于急速凝固,在里側的焊道部上易產生咬邊或因材料化學組分導致的凝固裂紋。另外,還存在著氣體及金屬蒸氣被封入而容易產生氣孔的問題。為了防止這些焊接缺陷,可采用擠壓輥實施加壓的方法。即,通過加壓使溶融狀態的焊接金屬往板厚方向擠出,從而防止了咬邊。另外,通過加壓,在溶融金屬被擠出時,氣孔被壓潰。另一方面,通過加壓,對溶融金屬付與壓縮力,從而防止了溶融金屬的凝固裂紋。
 
    這樣,通過加壓來防止焊接缺陷的效果經實驗得到證識。制管焊接是連續地成形鋼帶、并用輸出功率為20ktu,的二氧化碳激光器制造外徑508mm×板厚7.5 mm的碳素鋼焊接管。圖3是表示用擠壓輥從不銹鋼焊管的外周部擠壓,以O~2.0mm的范圍付與焊接金屬部壓縮變位時的結果。這里,當加壓量不足0.1mm時,由于焊接金屬的擠出量及壓縮壓力過小,防止焊接缺陷的效果小,形成咬邊,焊接缺陷也存在。當加壓量超過1.0mm時,由于焊接金屬寬度窄,為0.5~2 mm,幾乎所有的焊接金屬被擠出,進而,熱影響部因金屬塑性流動而隆起,切除了包含焊道部分的該隆起部分后,會產生因材料的雜質及成分偏析而引起的鉤形裂紋。
 
    因此,用高密度能量束焊接時,對溶融金屬加壓是必須的,加壓量最好設定在0.1~1.0mm的范圍內。
 
    (4)屏蔽氣體   梦想娱乐注册廠家  http://marinussorensen.com 
 
    制管時,應該用氮氣或氦等非活性氣體屏蔽高頻電流預熱的端部、焊接部以及其附近。其目的是通過屏蔽來抑制焊接部內的殘留物,這些殘留物是由預熱時形成的鋼帶對接面的氧化皮膜和氧化物的卷入而進入焊接部內的。

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