[发明专利]超大管径大壁厚直缝埋弧焊管制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及直缝埋弧焊管生产制造技术领域。

背景技术

石油天然气作为重要能源，在我国能源结构中所占的比例不断增加，需求日益旺盛。利用长距离管线将石油天然气从生产地运送到用户目的地，是一种安全、高效和经济的运输方式，目前这已成为陆上油气输送的主要方式。

我国天然气干线管道的钢级已由X52提高到X80，一级地区管径φ1219mm天然气干线管道的壁厚已经达到22mm，年输气量为300亿立方米，若要将年输气量提高到450亿立方米以上，主要技术路线有两条：（1）采用提高输送压力的技术路线，要求从现有12MPa输送压力提高到17MPa以上。（2）采用增大输送管道口径的技术路线，要求从现有1219提高到1422。

目前世界在建和拟建的450亿m3/a输气量的管道已有数条，如俄罗斯的巴甫年科沃-乌恰天然气管道，采用类似于X80的K65钢级，管径φ1420mm，输送压力11.8MPa，单管设计输气量约500亿m3/a。另外，北美也在筹建类似输气量的管线，可见，焊管口径的大型化趋势明显。

管径和压力的增加带来的直接影响是钢管壁厚的增加。钢管壁厚的增加将给钢板的轧制和钢管的成型、焊接带来困难。因此，制作超大口径大壁厚直缝埋弧焊管在技术上还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种各项性能完全符合标准要求的超大管径大壁厚直缝埋弧焊管制造方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种超大管径大壁厚直缝埋弧焊管制造方法，它采用化学成分百分比符合美国石油协会API 5L-2007(44版)标准、显微组织为AF+B组织的X80热轧状态钢板制造，其制造工艺包括如下步骤：钢板自动探伤、坡口加工、预弯、成型、预焊、内外焊、第一次超声波自动检查、第一次X射线检查、机械扩径、管端加工、水压试验、坡口加工、第二次超声波检查、第二次X射线检查、第二次管端超声波手动检查、外观尺寸检查、焊后热处理、外观检查和防腐涂层；

所述坡口加工工序中，钢板上下坡口的角度均为34.75°～35°，上坡口高度为10.75～11.25mm；钝边高度为9.075mm～9.125mm，角度为4°；

所述内外焊工序均采用四丝埋弧自动焊对钢管内侧和外侧焊接坡口进行焊接，焊丝直径为3.9～4.1mm，焊接速度为1.3～1.35m/min；焊接线能量为55～56KJ/cm。

所述成型工序采用JCO成型，首先利用JCO成型机将经过预弯边后的钢板的一半进行多次冲压，压成“J”形，然后将钢板的另一半进行同样的多次冲压，压成“C”形，最后在整个钢板的中间压制一次使其形成开口的“O”形；上述冲压工艺中，采用25～29步的压制次数，单次压下量180～190mm。

所述内外焊工序均采用四丝埋弧自动焊对钢管内侧和外侧焊接坡口进行焊接；第一丝为直流反接，电流1050～1150A，电压30～34V；第二丝为交流，电流850～950A，电压32～36V；第三丝为交流，电流650～750A，电压38～42V；第四丝为交流，电流550～650A，电压38～42V。

所述机械扩径工序中对钢管全长进行0.5%～1.2%扩径。

本发明的有益效果如下：

（1）通过对X80钢板的成分、组织及热处理的控制，使钢板具有高韧性及良好的焊接性能。

（2）通过在JCO成型工艺中，根据钢板宽度、厚度、强度和模具尺寸，精确分析确定合理的冲压次数和单次压下量，解决了X80钢级直径为φ1422mm、壁厚为30.8mm的超大管径大壁厚直缝埋弧焊管JCO成型过程中钢板回弹小，管形不便于控制的难题，根据分析结果和现场试验，分析钢板成型过程弹复量，合理确定每道次压下量，使钢管成型后具有良好的圆度和管体直度。

（3）焊接工艺中，首先通过选择专用焊接材料，确保焊缝具有稍高于母材的强度及良好的韧性。确定焊接参数时，充分考虑三丝焊中各丝的作用，通过合理设定各丝电流、电压、角度、焊丝间距及焊接速度，使焊缝获得合适熔透深度和良好的形貌，同时有利于焊接过程中气体及保护渣上浮。在此基础上，为了减小焊接热对热影响区韧性的影响，对各丝电流电压进一步优化，采取了较低的焊丝能量，保证焊接热影响区的性能。焊缝最终获得以针状铁素体及板条贝氏体为主的、具有良好韧性的组织，同时焊接热影响区获得细小粒状贝氏体及板条贝氏体的组织，解决了钢管焊接接头韧性问题。