專利名稱：一種優(yōu)化hfw焊管焊縫組織及性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊管制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種優(yōu)化HFW焊管焊縫組織及性能的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著HFW焊管質(zhì)量和鋼級的不斷提高，對焊縫質(zhì)量的要求也更加嚴格，焊縫組織及性能是焊接質(zhì)量好壞最直接的影響因素。根據(jù)HFW焊管成型焊接的特點，焊縫及熱影響區(qū)的組織及性能與母材存在較大差別，一般焊縫、熱影響區(qū)的晶粒度在2 4級左右，而母材基本在8 11級，另外焊縫存在較大的應力集中。大大降低了焊縫的質(zhì)量，對焊縫的溝腐蝕敏感性和塑性韌性有很大影響。為了消除HFW焊管焊縫的應力集中，改善焊縫的耐腐蝕性和塑性韌性，必須優(yōu)化焊縫的組織及性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題提供一種優(yōu)化HFW焊管焊縫組織及性能的方法，采用在奧氏體化溫度以上，通過熱機械軋制處理工藝，在機械擠壓力和軋制溫度作用下，改善焊縫的組織及性能，達到與母材基本一致的程度，顯著降低焊縫溝腐蝕敏感系數(shù)，改善焊縫的耐腐蝕性和塑性韌性。本發(fā)明的設(shè)計思路(1)采用連續(xù)、快速加熱到奧氏體化以上溫度的同時迅速透熱的中頻感應透熱方式，是確保全管體焊縫和母材金屬奧氏體晶粒顯著細化的重要前提。對于HFW焊管焊縫，利用40 100°C /s加熱速度的高效中頻感應透熱方式使全管體快速達到相變溫度并完全奧氏體化，晶粒來不及長大，可以較大程度的細化焊縫和熱影響區(qū)的奧氏體晶粒度。根據(jù)焊管的規(guī)格、壁厚調(diào)節(jié)中頻感應爐的頻率，確保透熱效率。(2)在奧氏體化溫度以上進行全管體熱機械軋制是確保焊縫與母材微觀組織接近一致的重要保證。熱軋溫度應該控制在900 1050°C，最佳在950 980°C之間，在該溫度區(qū)間進行熱機械軋制，實現(xiàn)焊管熱變形過程中焊縫及母材金屬的動態(tài)再結(jié)晶，使焊縫晶粒顯著細化，晶粒度與母材幾乎一致，可以達到8 11級左右。C3)HFW焊管熱機械軋制時，根據(jù)成品管鋼級、規(guī)格確定擠壓輥數(shù)量及擠壓力的大本發(fā)明的技術(shù)解決方案首先將HFW焊管通過中頻感應爐整體連續(xù)、快速加熱到奧氏體相變溫度以上并迅速透熱，隨后在此奧氏體化溫度下對HFW焊管進行熱機械軋制處理，在機械擠壓力和軋制溫度作用下，消除焊縫殘余應力、細化焊縫及熱影響區(qū)的晶粒，使焊縫的組織及力學性能達到與母材基本一致的程度，顯著降低焊縫溝腐蝕敏感系數(shù)，改善焊縫的耐腐蝕性和塑性韌性。最好以40 100°C /s的加熱速率將HFW焊管整體連續(xù)、快速加熱至900 1050°C，使焊管的奧氏體晶粒在較高的加熱速率下顯著細化。
根據(jù)HFW焊管的規(guī)格、壁厚調(diào)節(jié)中頻感應爐的頻率，使HFW焊管整體在連續(xù)、快速加熱到奧氏體化溫度以上的同時迅速透熱。所述熱機械軋制處理是指將HFW焊管以0. 3 1. Om/s的速度進入軋機進行軋制和減徑，實現(xiàn)焊管熱變形過程中焊縫及母材金屬動態(tài)再結(jié)晶和原子的充分擴散，進一步細化焊縫晶粒，并使焊縫與母材之間的化學成分趨于一致，獲得與母材幾乎一致的微觀組織， 以消除焊縫同母材組織及力學性能的差異。本發(fā)明通過對HFW焊管按一定的工藝條件加熱、透熱及熱機械軋制處理，實現(xiàn)焊管焊縫及母材金屬的奧氏體晶粒細化及動態(tài)再結(jié)晶和原子的充分擴散，并使焊縫與母材之間的化學成分趨于一致，以此消除焊縫殘余應力、細化焊縫晶粒、提高焊縫韌性，改善了焊縫的組織及性能，使焊縫晶粒度由原來的2 4級顯著提高到8 11級，達到與母材基本一致的程度，顯著降低焊縫溝腐蝕敏感系數(shù)，改善焊縫的耐腐蝕性和塑性韌性。


圖1為HFW焊管熱機械軋制前試樣母材組織效果圖；圖2為HFW焊管熱機械軋制前試樣焊縫組織效果圖；圖3為HFW焊管熱機械軋制后試樣母材組織效果圖；圖4為HFW焊管熱機械軋制后試樣焊縫組織效果具體實施例方式1、采用中頻感應爐對規(guī)格為Φ 193. 7X7. 41mm，去除內(nèi)外毛刺的HFW焊管進行整體連續(xù)、快速加熱并迅速透熱，加熱速率40 100°C /s，使HFW焊管出中頻感應爐出口的溫度達到975 士 15°C ；2、HFW焊管在975 士 15 °C溫度下以0. 48m/s的速度進入熱軋減徑機組使用12架擠壓輥進行熱機械軋制；3、調(diào)整擠壓輥的擠壓力，使HFW焊管出熱軋減徑機組的規(guī)格減小到 Φ 139. 7X7. 72mm ；4、HFW熱軋減徑管進入后續(xù)處理工序。所述HFW焊管用鋼合金材料的化學成分為0. 295% C,0. 252% Si，l. 20% Mn, 0. 019% Ρ,Ο. 008% S，0. 019% Cr，余量為！^和不可避免的雜質(zhì)。采用上述工藝使HFW焊管的焊縫及熱影響區(qū)的組織均勻，晶粒度與母材接近，可達8 11級左右；另外，焊縫的抗拉強度提高，屈服強度下降，延伸率增大，屈強比降低，顯微硬度下降，沖擊韌性提高，獲得了與母材基本一致的組織和力學性能，特別是焊縫溝腐蝕敏感系數(shù)顯著降到1. 07 1. 08。上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明實施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)化HFW焊管焊縫組織及性能的方法，其特征是首先將HFW焊管通過中頻感應爐整體連續(xù)、快速加熱到奧氏體相變溫度以上并迅速透熱，隨后在此奧氏體化溫度下對 HFW焊管進行熱機械軋制處理，在機械擠壓力和軋制溫度作用下，消除焊縫殘余應力、細化焊縫及熱影響區(qū)的晶粒，使焊縫的組織及力學性能達到與母材基本一致的程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化HFW焊管焊縫組織及性能的方法，其特征是以 40 100°C /s的加熱速率將HFW焊管整體連續(xù)、快速加熱至900 1050°C，使焊管的奧氏體晶粒在較高的加熱速率下顯著細化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種優(yōu)化HFW焊管焊縫組織及性能的方法，其特征是 根據(jù)HFW焊管的規(guī)格、壁厚調(diào)節(jié)中頻感應爐的頻率，使HFW焊管整體在連續(xù)、快速加熱到奧氏體化溫度以上的同時迅速透熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種優(yōu)化HFW焊管焊縫組織及性能的方法，其特征是所述熱機械軋制處理是指將HFW焊管以0. 3 1. Om/s的速度進入軋機進行軋制和減徑，實現(xiàn)焊管熱變形過程中焊縫及母材金屬動態(tài)再結(jié)晶和原子的充分擴散，進一步細化焊縫晶粒，并使焊縫與母材之間的化學成分趨于一致，獲得與母材幾乎一致的微觀組織，以消除焊縫同母材組織及力學性能的差異。
全文摘要
一種優(yōu)化HFW焊管焊縫組織及性能的方法，首先將HFW焊管通過中頻感應爐整體連續(xù)、快速加熱到奧氏體相變溫度以上并迅速透熱，隨后在此奧氏體化溫度下對HFW焊管進行熱機械軋制處理，在機械擠壓力和軋制溫度作用下，消除焊縫殘余應力、細化焊縫及熱影響區(qū)的晶粒，使焊縫的組織及力學性能達到與母材基本一致的程度。本發(fā)明改善了焊縫的組織及性能，使焊縫晶粒度由原來的2～4級顯著提高到8～11級，顯著降低焊縫溝腐蝕敏感系數(shù)，改善焊縫的耐腐蝕性和塑性韌性。
文檔編號C21D8/10GK102424906SQ20111042745
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者黨濤, 張錦剛, 李周波, 李根社, 畢宗岳, 蘇琬, 韋奉 申請人:寶雞石油鋼管有限責任公司