技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種焊管及其制造方法，尤其是一種大管徑大壁厚x80螺旋埋弧焊管及其制造方法。

背景技術(shù)：
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隨著油氣市場(chǎng)和資源的不斷擴(kuò)大，油氣需求日益旺盛，油氣管道輸量將繼續(xù)增加。近年來(lái)我國(guó)天然氣消費(fèi)量年均增長(zhǎng)約16％，天然氣市場(chǎng)和資源仍在“加速度”遞增，國(guó)內(nèi)中部、東南沿海地區(qū)未來(lái)幾年對(duì)天然氣的需求將高達(dá)1000×10⁸m³/a，存在極大缺口，采用高壓、大口徑和長(zhǎng)距離管道輸送天然氣和石油是一種安全、高效和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式，也是國(guó)際管道工程發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。

管道建設(shè)需要滿足大輸量的需求，一方面需要增加輸送壓力，一方面需要改變管材規(guī)格，即向著高鋼級(jí)、大口徑、厚壁方向發(fā)展。西二線和西三線干線采用x80鋼級(jí)管徑螺旋焊管，系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力10～12mpa，設(shè)計(jì)輸量為250×10⁸～300×10⁸m³/a。如采用高鋼級(jí)x80，采用大口徑厚壁螺旋焊管，系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力12mpa以上，年設(shè)計(jì)輸量可達(dá)500×10⁸m³/a以上，從而更好地適應(yīng)今后管道輸量快速增長(zhǎng)的需要。

盡管目前世界上已有很多大中型鋼廠和管廠能生產(chǎn)壁厚22mm以下x80級(jí)別管線鋼，但針對(duì)止裂性能優(yōu)異的22mm以上x80鋼級(jí)螺旋埋弧焊管用卷板及焊管，由于厚壁導(dǎo)致的表面和心部的冷卻速率相差較大，組織及力學(xué)性能均勻度難以控制，再加上22mm以上1422mm口徑大，成型制造難度大、焊接質(zhì)量要求高，所以生產(chǎn)壁厚22mm及以上的x80鋼級(jí)螺旋焊管難度極大。

中國(guó)專利局2008年6月25日公開的公告號(hào)為cn101205587a的發(fā)明專利，專利名稱為一種高強(qiáng)度x80鋼螺旋焊管制造方法，該專利中焊管的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：c：0.02～0.09％，si：0.10～0.42％，mn：1.50～1.85％，p：≤0.022％，s：≤0.005％，cr：≤0.045％，mo：≤0.35％，ni：≤0.50％，nb：≤0.11％，v：≤0.06％，ti：≤0.025％，cu：≤0.30％，al：≤0.06％，n：≤0.008％，b：≤0.0005％，pcm≤0.23％。中國(guó)專利局2014年1月1日公布的公布號(hào)為cn103484788a的發(fā)明專利，專利名稱為一種耐硫化氫腐蝕的高強(qiáng)度x80ms螺旋埋弧焊管其制造方法，該專利中焊管的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：c：≤0.05wt％，si：0.17～0.20wt％，mn：≤1.70wt％，p：≤0.005wt％，s：≤0.008wt％，cr：≤0.02wt％，mo：0.20～0.28wt％，ni：0.25～0.30wt％，nb：0.04～0.10wt％，v：≤0.05wt％，ti：0.03～0.06wt％，cu：0.22～0.25wt％，al：0.026～0.035wt％，b：≤0.0002wt％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。上述兩個(gè)專利中合金成分高，鋼管成本高，卷板太硬而無(wú)法對(duì)直徑，22mm以上壁厚螺旋焊管進(jìn)行生產(chǎn)。

中國(guó)專利局2014年1月1日公布的公布號(hào)為cn103484788a的發(fā)明專利，專利名稱為一種耐硫化氫腐蝕的高強(qiáng)度x80ms螺旋埋弧焊管其制造方法，該發(fā)明的制造方法的工藝流程為：開卷、矯平、銑邊、成型、內(nèi)焊、外焊、定尺切割、管端擴(kuò)徑、超聲波檢查、x射線檢查、水壓、管端倒棱、成品檢查。該專利2#輥壓下量1～3mm，壓下量不足，無(wú)法成型的螺旋焊管，該專利銑邊后的坡口角度和鈍邊長(zhǎng)度以及焊接參數(shù)，在焊接規(guī)格的大管徑大壁厚時(shí)易出現(xiàn)未焊透、咬邊等焊接缺陷。

因此，發(fā)明一種高強(qiáng)度、大管徑和大壁厚、低合金成本的x80鋼級(jí)螺旋埋弧焊管，不但具有顯著的經(jīng)濟(jì)意義，而且具有重大的政治和社會(huì)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種適用的大管徑大壁厚x80螺旋埋弧焊管及其制造方法，本發(fā)明焊管的合金成分低，并且焊縫質(zhì)量好，無(wú)咬邊和焊不透等缺陷。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種大管徑大壁厚x80螺旋埋弧焊管，所述焊管的化學(xué)成分為c：≤0.06wt％，si：0.17～0.25wt％，mn：≤1.60wt％，p：≤0.012wt％，s：≤0.004wt％，cr：0.20～0.30wt％，mo：0.15～0.30wt％，ni：0.10～0.20wt％，nb：0.07～0.10wt％，v：≤0.05wt％，ti：≤0.03wt％，cu：0.10～0.20wt％，al：≤0.05wt％，且cepcm≤0.19％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

上述大管徑大壁厚x80螺旋埋弧焊管的制造方法，包括以下步驟：開卷、矯平、銑邊、成型、內(nèi)焊、外焊、定尺切割、管端擴(kuò)徑、超聲波檢查、x射線檢查、水壓、管端倒棱、成品檢查。

1)鋼板銑邊：根據(jù)鋼管設(shè)計(jì)的大直徑和大壁厚選取鋼板，銑邊后內(nèi)外焊坡口角度各60°～70°、鈍邊高度10～12mm，以消除合縫后產(chǎn)生的“內(nèi)緊外松”現(xiàn)象，獲得有利于成型咬合的坡口形狀；

2)鋼板成型：根據(jù)卷板實(shí)物屈服強(qiáng)度水平，采用外控成型方式，主要調(diào)整2#輥壓下量3～4mm，同時(shí)調(diào)整內(nèi)外輥間距和角度，確保鋼管成型后具有較好的橢圓度和較低的殘余應(yīng)力。

3)內(nèi)焊：內(nèi)焊的工藝為：第一號(hào)焊絲采用直流反接，焊絲直徑電流1350±200a，電壓35±2v；第二號(hào)焊絲采用交流，焊絲直徑電流600±50a，電壓37±2v；焊接速度為1.0～1.5m/min。

4)外焊：外焊的工藝為：第一號(hào)焊絲采用直流反接，焊絲直徑電流1350±200a，電壓34±3v；第二號(hào)焊絲采用交流，焊絲直徑電流550±50a，電壓38±2v；焊接速度為1.0～1.5m/min。

5)采用應(yīng)力為100％最小屈服強(qiáng)度進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)，確保管體和焊縫具有x80鋼級(jí)的強(qiáng)度，且具有一定的低殘余應(yīng)力。

6)x射線檢查和超聲波檢查：對(duì)焊接接頭和管母進(jìn)行檢測(cè)；

7)管端坡口加工：按照要求尺寸在鋼管兩端加工坡口；

8)外觀尺寸檢查：根據(jù)要求對(duì)鋼管外觀尺寸進(jìn)行測(cè)量；

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的大管徑大壁厚x80螺旋埋弧焊管采用低mn成分設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制s、p含量，使得板材純凈度高，帶狀偏析及夾雜物少；在低mn基礎(chǔ)上，添加不同含量的cr、nb、v、ni等合金元素達(dá)到固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、晶粒細(xì)化等作用，保證厚壁板材dwtt性能穩(wěn)定性和滿足強(qiáng)度要求；加入一定含量的mo，作為厚壁鋼淬透性元素，能確保厚壁熱軋卷板在層流冷卻的過(guò)程中，有效縮小表面和心部的冷卻速率，從而確保板材厚度方向組織和力學(xué)性能的均勻穩(wěn)定性；控制pcm≤0.19％，使板材在軋制過(guò)程中將合金元素的作用發(fā)揮到極限，而且合金成本低。

2、成型時(shí)，調(diào)整2#輥壓下量3～4mm，保證大管徑大壁厚能夠足夠壓力而成型，且保證管體和管端幾何尺寸符合要求；銑邊后內(nèi)外焊坡口角度各為60°、鈍邊高度11.5mm，保證厚壁板卷在焊接過(guò)程中能夠焊透，防止咬邊，并改善焊縫形貌，減小焊接線能量，降低焊接接頭殘余應(yīng)力和焊接熱輸入，提高焊縫組織性能。

3、優(yōu)選的內(nèi)外焊工藝確保焊縫的強(qiáng)度和韌性滿足要求。焊接參數(shù)的選擇，充分考慮雙絲焊中各絲的作用，調(diào)節(jié)各絲的電流、電壓、伸長(zhǎng)率、角度和絲間距，確保焊縫的熔深和良好的焊縫形貌，依據(jù)25.4mm板厚，外焊一號(hào)焊絲直徑選擇其余內(nèi)焊一號(hào)、二號(hào)焊絲和外焊二號(hào)焊絲直徑均采用盡量選擇低的熱輸入，確保焊縫具備良好的韌性和適當(dāng)?shù)挠捕取?/p>

4、對(duì)擴(kuò)徑后的鋼管進(jìn)行100％最小屈服強(qiáng)度靜水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為19.8mpa，保壓時(shí)間15s，管子周長(zhǎng)增加0.1％，使管體和焊縫具有x80鋼級(jí)的強(qiáng)度，且具有一定的低殘余應(yīng)力。

附圖說(shuō)明：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1為螺旋焊縫水壓后內(nèi)外表面環(huán)向殘余應(yīng)力測(cè)試

具體實(shí)施方式:

實(shí)施例：x80鋼級(jí)螺旋埋弧焊管的制造方法。

1)原料：采用x80鋼級(jí)1550×25.4mm鋼卷，其化學(xué)成分分析如下表：

表1x80化學(xué)成分分析(wt％)

2)銑邊：銑邊后上坡口角度60°、下坡口角度60°，鈍邊高度11.5mm。

3)成型；根據(jù)卷板實(shí)物屈服強(qiáng)度水平，采用外控成型方式，精密測(cè)量控制各成型輥的位置與角度，調(diào)整轉(zhuǎn)盤角度為69°50＇，內(nèi)輥角度為69°5＇，外輥角度為69°45＇，螺距1647mm，合理調(diào)整2#輥壓下量3～4mm，測(cè)量彈復(fù)量為-60mm，確保鋼管成型后具有良好的圓度和低的殘余應(yīng)力。

4)內(nèi)焊：第一號(hào)焊絲采用直流反接，電流1350a，電壓36v；第二號(hào)焊絲采用交流，電流640a，電壓38v；焊接速度為1.25m/min。

5)外焊：外焊的工藝為：第一號(hào)焊絲采用直流反接，電流1400a，電壓34v；第二號(hào)焊絲采用交流，電流600a，電壓36v；焊接速度為1.25m/min。

6)水壓試驗(yàn)：對(duì)擴(kuò)徑后的鋼管進(jìn)行100％最小屈服強(qiáng)度靜水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為19.8mpa，保壓時(shí)間15s，管子周長(zhǎng)增加0.09％。

7)管端坡口加工：對(duì)管端進(jìn)行加工，上坡口角度為10°，下坡口角度為30°，鈍邊為1.0±0.5mm。

8)超聲波檢驗(yàn)：對(duì)焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行100％超聲波檢測(cè)，用于檢測(cè)擴(kuò)徑、水壓產(chǎn)生的缺陷。

9)x射線檢查：對(duì)鋼管內(nèi)外焊縫進(jìn)行100％的工業(yè)電視檢查和管端拍片，用于檢測(cè)管段擴(kuò)徑、水壓產(chǎn)生的缺陷。

10)外觀尺寸檢查：根據(jù)要求對(duì)鋼管外觀尺寸進(jìn)行測(cè)量。

鋼管力學(xué)性能如下：

1)橫向拉伸性能

表2螺旋焊管橫向拉伸試驗(yàn)結(jié)果

2)夏比沖擊韌性、dwtt及彎曲試驗(yàn)結(jié)果

表3螺旋焊管沖擊、dwtt及彎曲試驗(yàn)結(jié)果

3)焊接接頭維氏硬度

表4螺旋焊管母材、焊縫和熱影響區(qū)維氏硬度(hv10)

環(huán)焊縫試驗(yàn)結(jié)果：

對(duì)x80鋼級(jí)低成本、大口徑、厚壁螺旋縫埋弧焊鋼管進(jìn)行不同環(huán)焊匹配環(huán)焊縫試驗(yàn)，分別選用送絲90in/min，電壓19-20v，電流240-260a和送絲120in/min，電壓21.5v，電流250-270a進(jìn)行了焊評(píng)試驗(yàn)。對(duì)環(huán)焊后的焊接接頭沖擊和拉伸性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明環(huán)焊符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

殘余應(yīng)力測(cè)試：

對(duì)x80鋼級(jí)大口徑厚壁螺旋縫埋弧焊鋼管適度增加水壓，水壓值達(dá)到100％后，進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)量。由圖1可見，水壓后內(nèi)表面和外表面環(huán)向應(yīng)力都低于80mpa，表明適度增加水壓后可大幅度降低大口徑厚壁螺旋焊管管體及焊縫殘余應(yīng)力。

由此可見，本螺旋焊管實(shí)物的主要性能檢測(cè)結(jié)果和x80鋼級(jí)螺旋焊管的主要性能要求對(duì)比，利用本發(fā)明的技術(shù)制造的大管徑大壁厚x80螺旋埋弧焊管，達(dá)到了x80鋼級(jí)螺旋埋弧焊管的主要性能的技術(shù)要求。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。