X80鋼級d1422*30．8中頻感應加熱煨制彎管的制造工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煨制彎管的制造工藝，特別是一種X80鋼級D1422*30.8中頻感應加熱煨制彎管的制造工藝。
【背景技術】
[0002]石油和天然氣產地相對集中，能源供給不均衡，石油和天然氣的有效運輸是解決能源供給不均衡的有效手段，利用管道運輸石油和天然氣是目前能源輸送的主要方式，目前已經實現(xiàn)了超遠距離的能源輸送，如跨大洲、跨大洋的海底輸送管道，隨著我國天然氣輸送的戰(zhàn)略調整——西氣東輸戰(zhàn)略，對能源輸送管道技術的要求越來越高，為提高輸送量，大口徑管道是必然的發(fā)展趨勢，目前國內已建和在建的天然氣管道最大直徑是1219mm，國外在建的直徑為1422_的管道只有俄羅斯的巴法連科至烏恰天然氣管道，這條管道輸送量大，具體制造工藝有待考證，但可以明確的是沒有采用感應加熱彎管技術。國內未有成功實現(xiàn)直徑為1422mm的大直徑管道制造的報道。如國內在西氣東輸二線中使用的是X80鋼級D1219*25.7、32mm的煨制彎管，其相對于早前的彎管已經填補了國內空白，降低了工程成本，同時改變了彎管依靠進口的局面，然而對更大口徑彎管的研制我國仍落后于國外，需要針對更大口徑彎管的制造工藝加大研究力度，以期實現(xiàn)更高鋼級更大直徑的管道應用。
[0003]大口徑彎管的制造面臨諸多技術難題，如焊縫韌性達不到要求，并且隨著壁厚的增長彎管淬透性差，同時大口徑管道在彎制過程中彎曲段形變、壁厚減薄、均勻性差，其強度和抗震性能降低，在制造工藝設計中應該考慮到工藝參數(shù)對彎曲段的影響，使彎曲段機械性能得到保證。
[0004]在農業(yè)機械、工業(yè)機械中經常使用到彎管，彎管工藝研究逐漸成為一個重要方向，普通圓管可以采用冷彎曲加工，近年來，利用感應加熱彎曲管件技術得到了發(fā)展，其加工原理為管件由送料裝置進行連續(xù)送料，經感應器對管件連續(xù)加熱，支承輥起送料導向和彎曲支撐作用，利用搖臂對管件進行端部夾緊，可繞定心旋轉，支承輥和搖臂聯(lián)合作用使管件彎曲，后經冷卻獲得彎管，具體工作原理可參考中國實用新型專利CN201664717U，對感應加熱彎管機的工作原理早已屬于現(xiàn)有技術，但是利用感應加熱彎管機實現(xiàn)大口徑彎管的制造，特別是直徑D=1422mm 口徑的彎管，需要在彎制工藝的設計上考慮很多因素，如彎管煨制頻率、功率、溫度，進管速度，冷卻方式的選擇，以及回火的熱處理工藝等等，只有綜合這些設計因素，才能獲得滿足實際需要的彎管產品。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種X80鋼級D1422*30.8中頻感應加熱煨制彎管的制造工藝，采用該制造工藝制造的彎管口徑大、鋼級高，且能夠保證彎管焊縫處的高韌性、彎管淬透性好，并且彎管彎曲段壁厚、晶相組織均勻，具有足夠的強度和抗震性能，能夠滿足天然氣輸送的實際需要。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用技術方案的基本構思是: 首先，設計管材原材成份，即鋼板成份:管材原材采用低碳含量原材，以維持彎管的高韌性，原材的成份設計為:0.06% C ；0.02% Al ；0.25% Mo ；0.01% P ；0.35% Si ；2.3% Mn ；0.28% Cr ；0.17% Ni ；
將管材原材彎圓焊接成彎管母材:焊接工藝采用直縫埋弧焊，焊絲選擇添加有Ti和B元素的合金焊絲，以保證焊縫的韌性；
局部淬火處理:針對彎管母材不發(fā)生彎曲變形的直管段進行淬火處理；
彎管煨制:彎管煨制在中頻感應加熱煨制彎管機上進行，所述彎管機采用液壓推彎式；其中中頻感應加熱煨制彎管機上的感性線圈由空心銅管繞成，銅管內循環(huán)冷卻水，利用感應熱效應對彎管母材進行加熱，控制煨制溫度在1200-1300攝氏度，中頻加熱頻率在1100-1500HZ，加熱功率在1500KW，控制感應加熱頭與管材之間的間隙保持在2_3mm ;彎管推制速度控制在60mm/min ;為穩(wěn)定加熱功率和頻率，減少電網電壓波動帶來的影響，采用PR-2000中頻變壓器，對開關和信號線采用隔離措施，遠離大功率感性負載，解決干擾問題；
煨制后冷卻:采用液氮槽冷卻結合噴水圈冷卻的方式對煨制后的管材進行冷卻，在彎管機的下游彎管的出口位置設置液氮槽，液氮槽與循環(huán)液氮容器連通，煨制后的彎管經過液氮槽速冷后，再經噴水圈水冷，噴水圈包括內冷圈和外冷圈，內冷圈與外冷圈位置相對，同步移動；經噴水圈水冷，冷卻速度達到30攝氏度/秒；
彎管后回火:回火裝爐溫度為室溫，升溫速度小于180攝氏度/小時，保溫溫度650攝氏度，保溫時間I小時，隨后空冷；
正火處理:正火溫度1000攝氏度，保溫時間20分鐘；
經上述步驟獲得直徑D=1422mm，壁厚30.8mm，彎曲半徑為8D的彎管；
對獲得的彎管進行超聲波橫波和縱波檢查，記錄檢查結果，剔除有缺陷的彎管；
對獲得的彎管抽樣進行檢測，包括金相分析檢測、靜壓爆破檢測和沖擊檢測。
[0007]其中，具體地，所述的金相分析檢測為在彎管的直管段、彎曲段各取若干檢測點，所述檢測點至少包括位于焊縫上的檢測點、位于外弧側的檢測點和位于內弧側的檢測點，在檢測點上截取管材橫截面，用金相顯微鏡觀察金相組織，當檢測點晶粒的平均尺寸小于15微米時為合格產品。
[0008]進一步地，所述的靜壓爆破檢測分別在-10攝氏度、20攝氏度、40攝氏度下進行，向兩端封堵的彎管內灌注液壓油，注滿液壓油后，間斷性提高壓力，記錄各壓力下彎管的應力分布，直至彎管爆破。
[0009]采用上述工藝后，本發(fā)明能夠獲得高韌性、淬透性好、強度和抗震性能高、能夠滿足實際需要的大口徑彎管，與現(xiàn)有工藝相比具有以下特點:
首先，在管材成份的設計上，考慮了大口徑彎管從抗震性能上要求具有高的韌性，因此在設計上原材采用低碳含量原材，以維持彎管的高韌性，并且在焊接焊絲的選取上也沿用了同樣的思路，利用添加有Ti和B元素的合金焊絲，以保證焊縫的韌性。
[0010]由于彎管母材的直管段和預期彎曲段在煨彎過程中所承受的應力不同，直管段基本不承受剪切應力，而預期彎曲段需要承受大的剪切變形應力，針對這一差別在煨彎之前對直管段單獨進行淬火處理，而將預期彎曲段留置在淬火爐之外，不進行淬火，局部淬火的彎管母材固化了直管段的力學性能，使之剛度更強，避免了煨彎過程中對直管段的力學性能改變。
[0011 ] 中頻感應加熱煨制彎管機上的感性線圈由空心銅管繞成，銅管內循環(huán)冷卻水，有效對銅管進行冷卻，延長了感應器的壽命；對煨制溫度、中頻加熱頻率、加熱功率、推制速度等通過試驗確定了適用于大直徑D1422mm、厚壁30.8mm的鍛制參數(shù)；控制感應加熱頭與管材之間的間隙保持在2-3mm，能夠保證管材表面溫度一致，并且管材內側和外側的溫度也趨于一致，這對煨制過程中應力的均勻一致特別有利；并且，為穩(wěn)定加熱功率和頻率，減少電網電壓波動帶來的影響，采用PR-2000中頻變壓器，對開關和信號線采用隔離措施，遠離大功率感性負載，解決干擾問題，通過該措施，管材表面的溫度波動非常小，保證了煨制后彎管的力學性能。
[0012]煨制后的冷卻本發(fā)明采用了液氮槽冷卻結合噴水圈冷卻的方式對煨制后的管材進行冷卻，這使得彎管先速冷再均勻冷卻，使得彎管剛度較好，噴水圈采用內外圈同步冷卻，在彎管內外側的溫差很小，使得金相組織均勻一致。
[0013]回火的工藝條件是經過試驗確定的，該工藝條件較好地匹配了大直徑、厚壁的彎管的制造；并且在回火后增加了正火的步驟，以穩(wěn)定管材的力學性能。
[0014]對全部彎管進行超聲探傷檢查，并且抽樣分析了彎管的金相組織、抗壓性能和抗沖擊性能，保證廣品合格率。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]下面結合【具體實施方式】對X80鋼級D1422*30.8中頻感應加熱煨制彎管的制造工藝作詳細說明:
首先，設計管材原材成份，即鋼板成份:管材原材采用低碳含量原材，以維持彎管的高韌性，原材的成份設計為:0.06% C ；0.02% Al ；0.25% Mo ；0.01% P ；0.35% Si ；2.3% Mn ；0.28% Cr ；0.17% Ni ；
將管材原材彎圓焊接成彎管母材:焊接工藝采用直縫埋弧焊，焊絲選擇添加有Ti和B元素的合金焊絲，以保證焊縫的韌性；
在管材成份的設計上，考慮了大口徑彎管從抗震性能上要求具有高的韌性，因此在設計上原材采用低碳含量原材，以維持彎管的高韌性，并且在焊接焊絲的選取上也沿用了同樣的思路，利用添加有Ti和B元素的合金焊絲，以保證焊縫的韌性；
局部淬火處理:針對彎管母材不發(fā)生彎曲變形的直管段進行淬火處