專利名稱：一種低合金(合金)結構鋼焊接鋼管的工藝和技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低合金(合金)結構鋼焊接鋼管的工藝和技術，特別是涉及通過特殊的工藝和技術可在普通高頻焊管生產(chǎn)線上生產(chǎn)低合金(合金)結構鋼焊管，屬于高頻焊接鋼管的領域。
目前國外已普遍采用低合金(合金)鋼生產(chǎn)焊接鋼管而國內(nèi)乃用普碳鋼生產(chǎn)焊接鋼管，不但強度低而且自重大，耐大氣腐蝕性差，價格高(表1)低合金鋼管與普碳鋼管性能比較表
由表1可明顯地看出牌號為SM490A低合金鋼，雖然每噸價格較Q235普碳鋼管貴26％，但因壁薄，每米重量反而輕，相應價格也較之便宜8％。又如用16Mn(壁厚2．5mm)或20CrMo(壁厚1．5mm)取代目前普遍使用的3．5mm壁厚的1．5英寸普碳鋼管，其重量分別輕2．8％和57％而強度分別提高8％和28％，耐大氣腐蝕性可提高20～38％，而價格分別下降12％和10％，由此可見低合金(合金)結構鋼管是一種市場潛力巨大的材料。
如可在普通高頻焊接生產(chǎn)線上生產(chǎn)低合金(合金)鋼管引起許多發(fā)明人關注，本發(fā)明人沈樹德早在94年8月30日提出這方面申請，當時僅針對自行車用絡鉬鋼薄壁鋼管的生產(chǎn)提出了一整套工藝和技術，采用高頻焊接通過特殊設計的內(nèi)毛刺去除器和時效處理，在冷彎成形機上生產(chǎn)出自行車行業(yè)所需的薄壁鋼管，通過近一、二年的實踐，發(fā)明人不僅僅在材質(zhì)上從23～25鉻鉬鋼薄壁鋼管擴展到包括SM490A在內(nèi)的低合金(合金)結構鋼管的生產(chǎn)而且在生產(chǎn)工藝和技術方面更趨合理、先進。
本發(fā)明的目的在于提供一種低合金(合金)結構鋼焊接鋼管的工藝和技術，尤其是在普通高頻焊接生產(chǎn)線上生產(chǎn)出低合金(合金)鋼結構焊管。
本發(fā)明提供的工藝過程是首先將低合金(合金)帶鋼通過特殊設計的縱向成型機架，成型成接近圓的管子，然后高頻氣體保護焊接，焊接后去外毛刺后，再經(jīng)在線中頻熱處理、冷卻、定徑、定尺切割后去應力回火處理，成品檢驗。
下面將有關過程闡述如下1、普碳鋼帶成型時其軋輥孔型設計通常有單半徑、雙半徑和w型三種。由于低合金(合金)鋼帶的彎曲彈復力、冷作硬化程度比普碳鋼大，所以用傳統(tǒng)的孔型設計不能使低合金(合金)鋼帶形成圓整度好的鋼管。本發(fā)明提出的縱向成型機架軋輥孔型采用指數(shù)函數(shù)曲線，對不同彈性模量的鋼帶取不同的指數(shù)冪加以修正，使成型回彈后的曲線形狀，非常接近于圓，以滿足焊接要求。
如

圖1所示，原孔型邊緣曲線用虛線表示，成品管的半徑R=A，考慮到反彈問題，現(xiàn)孔型邊緣曲線應為指數(shù)函數(shù)曲線，即
式中A-成品管半徑，為23～25B-回彈修正值，介于2～7之間θ1-成型弧度角，50°～60°變化θ2-成型弧度角變量，從0°變化到θ1度數(shù)m／n-指數(shù)值
2、普通高頻電源進行在線焊接。如圖2所示的高頻焊接加熱焊接示意圖。圖中1為焊接點，2為液體過梁，3為會合點，4為v型開口角，5為感應圈，6為惰性氣體保持區(qū)。
為了減少合金鋼帶熱影響區(qū)和淬火組織，防止焊縫氧化而采取以下措施(1)使用特殊設計的直流高壓濾波裝置，減少紋波系數(shù)；(2)提高高頻工作頻率fH≥500KC(一般焊接僅為350-400KC)；(3)提高焊接速度，即通常v≥60米／分，減少焊縫熱影響區(qū)；(4)減小管坯邊緣的v型開口角(θ=2°～3°)，縮短液體過梁；(5)在高頻焊接區(qū)內(nèi)，加設保護隔離罩，罩內(nèi)噴送N2、Ar等保護氣體。
3、在線中頻熱處理，如圖3所示，箭頭為結構鋼管運行方向。圖中7為焊管機組；8為中頻加熱器，對焊縫作正火熱處理，減少焊縫區(qū)的淬火組織，防止焊縫開裂，正火熱處理溫度范圍為900～950℃；9為空冷區(qū)，10為強迫風冷區(qū)，11為噴霧區(qū)，12為水冷區(qū)，焊接管通過9～10的漸進式控制冷卻，其目的是保證焊縫的焊接強度，達到焊縫晶粒細化，釋放殘余應力(詳見實施例1)，13為定徑機組，14為飛鋸。
4、去應力回火處理，其目的消除焊接鋼管的內(nèi)應力，防止焊縫長時間的開裂傾向。回火處理通常使用溫度為350℃。
由上所述，本發(fā)明提供的工藝和技術，適合于低合金(合金)結構鋼焊接，并且使用普通的高頻焊管生產(chǎn)線，生產(chǎn)出低合金結構鋼焊管，具有方便、經(jīng)濟的優(yōu)點，由于采用指數(shù)函數(shù)曲線，充分考慮了低合金鋼的反彈問題，所以具有廣泛性、可對所有低合金鋼適用，具有適用面廣的特點，本發(fā)明在先前發(fā)明基礎上(申請?zhí)?4112292．1進一步優(yōu)化工藝技術使之更為合理，本發(fā)明提供的低合金鋼管可廣泛應用于建筑用腳手架、大型屋面網(wǎng)架、車輛、框架、自行車和家具等方面，下面結合實施例進一步說明本發(fā)明的實質(zhì)。
實施例1用16Mn低合金鋼帶焊接φ48×2．5mm的焊管，上述工藝過程的參數(shù)如下(1)成型時指數(shù)曲線函數(shù)中B=4，m／n=3／4，θ1=57°，θ2=0°～57°，A=24m／m按圖1所示的邊緣變形軋輥型曲線成型(2)在線焊接，按圖2所示，用普通高頻電源，進行在線焊接，焊接頻率fH=510Kc，焊接速度v=63米／分，焊接開口角θ=2°，用N2為保持氣體流量為110升／分。
(3)焊縫熱處理，中頻焊縫加熱處理時間為2秒，溫度從200℃升到950℃；漸進式控制冷卻，其中風冷、噴霧、水冷由計算機控制，冷卻風量由離心風機提供，風量為5700M3／小時，風壓約846pa。
其中空冷(自冷)為5秒，溫度從950℃降為500℃；強迫風冷區(qū)時間為2．5秒，溫度從500℃降為400℃，噴霧冷卻區(qū)時間為2．5秒，溫度從400℃降至250℃，水冷區(qū)溫度從250℃降到常溫。
實施例2以SM520B(摻少量合金元素Nb的低合金鋼)成型函數(shù)中B=5，m／n=1／2，焊接頻率fH=520K4，焊接開口角θ=3°，用Ar氣保護流量為50升／分，其余工藝與技術與實施例1相同。
權利要求
1.一種低合金(合金)結構鋼焊接鋼管的工藝和技術，包括成型、焊接以及正火處理、定尺切割工藝，其特征在于(1)以指數(shù)函數(shù)曲線孔型成型的軋輥對帶鋼縱向成型；(2)用普通高頻電源進行在線焊接，焊接區(qū)用惰性氣體進行保護，高頻工作頻率fH≥500Kc焊接速度v≥60米／分，v型開口角θ=2°～3°并用氬氣或氮氣保護；(3)在線對焊縫進行中頻加熱正火處理和漸進式冷卻，正火處理溫度為900℃～950℃，中頻加熱時間為2秒，接后空冷(自冷)為5秒由950℃冷卻到500℃，以后漸進式風冷、噴霧、水冷冷卻由計算機控制，強迫風冷時間為2．5秒(500℃降到400℃)，噴霧冷卻時間為2．5秒(400℃降到250℃)，然后水冷從250℃降到室溫。
2.按權利要求1所述的工藝和技術，其特征在于所述的指數(shù)函數(shù)曲線為
其中B介于2-7，A為成品管半徑，m／n=1／2～3／4，θ1=50°～60°，θ2從0°變化到θ1。
3.按權利要求1、2所示的工藝和技術，其特征在于所述指數(shù)函數(shù)中B=4，m／n=3／4，θ1=57°，θ2=0°～57°，A=24mm，高頻焊接電源fH=510Kc，焊接速度v=63米／秒，開口角θ=2°，用N2氣保護，流量為110升／分，正火加熱處理時間為2秒，溫度從200℃升到950℃，漸進式控制冷卻，其中風冷、噴霧、水冷由計算機控制，冷卻風量由離心風機提供，風量為5700M3／小時，風壓約846pa，其中空冷(自冷)為5秒，溫度從950℃降為500℃；強迫風冷區(qū)時間為2．5秒，溫度從500℃降為400℃，噴霧冷卻區(qū)時間為2．5秒，溫度從400℃降至250℃，水冷區(qū)溫度從250℃降到常溫。
4.按權利要求1、2所述的工藝和技術，其特征在于所述指數(shù)函數(shù)B=5，m／n=1／2，fH=520，θ=2．5℃，用Ar氣保護，流量為50升／分。
5.按權利要求1所述的低合金(合金)結構焊接鋼管工藝技術制備的鋼管，可用于建筑用腳手架、大型屋面網(wǎng)架、車輛、框架、自行車和家具。
全文摘要
一種低合金(合金)結構鋼焊接工藝和技術,屬于高頻焊接鋼管的領域。本發(fā)明提供的指數(shù)函數(shù)曲線成型的軋輥對帶鋼縱向成型,用普通高頻電源進行在線焊接,工作頻率f
文檔編號B23K31/02GK1204564SQ9710650
公開日1999年1月13日 申請日期1997年7月9日 優(yōu)先權日1997年7月9日
發(fā)明者成啟康, 沈樹德, 車久康 申請人:上海鼎鑫商業(yè)發(fā)展有限公司