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螺旋埋弧焊管成型对焊接质量的影响

来源:至德钢业 日期:2022-02-19 09:35:31 人气:133

主要论述了螺旋埋弧焊管生产中,成型对焊接质量的影响,分析了造成成型不稳的原因,提出了消除成型不稳定,提高焊接质量的方法。

1概述

螺旋埋弧焊管生产的两个关键工序是成型和焊接。成型就是利用成型器将带钢连续弯曲,逐渐变形,使之成为具有一定几何形状的圆管坯的过程。由于受各种因素的影响,在此过程中容易发生成型不稳现象,对焊接质量造成严重影响。

2成型不稳现象及其对焊接质量的影响

(1)成型缝内紧外松

成型缝内紧外松,会使焊接熔池的底部因无衬托而直接暴露在空气中,易在内焊根部形成气孔等缺陷;另外还容易发生漏弧光或烧穿。由于我公司螺旋埋弧焊管的内焊缝跟踪及熔深控制都是通过观察钢管外部内焊缝焊点背面温度场的分布来实施调节的,如果内焊漏弧光,则使内焊操作人员无法清楚地观察内焊温度场而实施准确跟踪,容易造成内焊偏。为了避免漏弧光或烧穿,所以必须降低焊接规范,这又使熔深变浅。为了保证内外焊缝具有一定的重合量,外焊不得不加大焊接规范,这又可能造成外焊成型不良。

(2)成型缝间隙不均匀

成型缝间隙不均匀,会造成焊缝熔深不稳定,也使焊道余高产生变化;在内焊温度场上表现为:缝松时,温度场红线亮;严重时,造成漏弧光,甚至发生烧穿;缝紧时,温度场不明显,熔深浅,红线暗,很难实现准确跟踪,易发生焊偏;在焊道外观上表现为高低不平、宽窄不一。

(3)错边

错边不仅减少了带钢的工作截面,形成焊缝金属的单方向流失,而且使焊缝过渡不平缓,易形成应力集中;同时也易产生焊接缺陷,严重影响焊管质量。

(4)管径变化

管径变化对内焊影响不大,对外焊却有严重影响。国标GB/T9711.11998要求,钢管外径的最大变化为公称外径的±0.75%~±1.00%,所以管径越大,允许变化的绝对量就越大。西气东输工程用螺旋缝埋弧焊管技术条件规定,在距离管端100mm范围内,钢管的最大不圆度为其公称外径的0.6%,其余部分为1.2%,我公司现在生产`1016 mm钢管的标准规定,最大与最小管径之差为:管端≤6.1 mm,管体≤12.2mm。这在焊接过程中相当于外焊头的高度发生了变化,实际表现为焊丝伸出长度的变化,这将导致焊接电流电压的变化,使焊接规范偏离选定值,直接影响焊缝形状,并可能出现咬边、未焊透、气孔、夹渣等缺陷,同时焊头的高低变化也造成了焊丝间距的变化,易形成不规则焊道。

(5)内焊点处的径向或切向错动

内焊点处径向或切向错动,会使刚结晶而未完全固化的焊缝金属产生裂纹,使杂质进入焊缝中,所以这种裂纹中心常有杂质存在。外焊能够使靠近内焊根部的裂纹熔化掉,但是由于熔池根部温度较低,裂纹中的杂质分解时所产生的气体未能及时逸出,便随焊缝的迅速凝固而残留在焊缝中,所以这种裂纹附近常出现夹杂或气孔。如果径向同时伴随切向错动,严重时可能会出现开缝现象。

(6)成型缝位置的变化

成型缝位置发生变化时,无论内焊还是外焊,焊头的位置都需要不断跟着成型缝跑,在焊接速度较高的情况下,易发生焊偏。

3成型不稳定的原因

影响成型稳定的因素有很多,概括地说有以下四点:第一,原材料因素,如带钢原材料的月牙弯、波浪、带钢的厚度不均等;第二,人为因素,如带钢对头焊接时造成的月牙弯,为了避免圆盘剪脱剪人为造成的月牙弯;第三,设备因素,如由于圆盘剪的原因造成的带钢上宽下窄,由于圆盘剪的剪刃发瓢造成的带钢宽窄不均等;第四,技术因素,如成型参数调整不到位。

下面就不同影响因素分别做具体分析。

(1)月牙弯

A.月牙弯向右或向左变化,必然带来递送边的变化,即成型缝的变化,所以必须对成型角进行微调,进而引起管径和螺距的变化,最终导致外焊缝位置的变化;对于我公司二车间的两套左旋式成型器来说,月牙弯向右必然造成成型缝紧,严重时会造成错边,向左必然造成成型缝松,严重时还会造成开缝。

B.有月牙弯的带钢在运行中容易出现边缘挤坏、前进阻力大而打折或者递送机打滑现象,对成型和焊接造成很大影响。

C.有月牙弯的带钢在成型过程中容易出现“成型阻塞”或“成型松通”现象,阻塞时管径增加,松通时管径减小。

D.由于月牙弯存在,带钢必然一边长,一边短,造成成型时短边直径小,长边直径大,会形成喇叭管。

世界各国对一定长度月牙弯的弓形高度都有要求,比如我国要求带钢剪边前月牙弯的弓形高度3 m内不得大于10 mm;美国石油学会标准(A P I)规定月牙弯在10 m内不得超过15 mm

(2)钢板宽度变化

带钢宽度在一定范围内变化是允许的,但变化太大,例如宽度变化2 mm以上或者由于圆盘剪剪刃有缺口而造成的板边突出,就会影响成型的稳定,在带钢宽度大的地方,会出现成型缝紧或错边;在宽度小的地方会出现缝松,还可能导致开缝。

(3)三辊变形

带钢的变形在理论上完全是由三辊变形引起,是利用成型器中的1#2#3#成型辊对带钢进行变形。如果带钢塑性变形不充分,会造成很大的弹复应力,如果此时外控辊调整不到位,变会造成内焊点处带钢对缝产生径向和切向错边,导致焊缝产生裂纹,严重时,可能造成开缝。调型前一定要找平各辊面,同时将各辊的成型参数调到位,还应注意使三辊辊面与带钢均匀接触,使带钢受力均匀,否则会造成成型的不稳定。20017月我公司二车间`323.9×6.4 mm规格的钢管调型过程中,出现3#成型辊八个辊子中有四个不接触带钢的情况,这是由于3#成型辊未找平造成的,并由此引起成型缝错边,经过调整后,成型缝合缝良好;另外,三辊在带钢表面的辊线应尽可能一致,尤其对于带钢远离递送线的一边,这样可以避免由于三辊之间的辊头错位造成的板边内翻或外翻以及由此引起的成型缝内陷、噘嘴或错边等。三辊变形不稳定是出现成型缝错边、缝松、裂纹的一个主要原因。

(4)外控辊

外控辊对钢管成型起一定的辅助作用。在钢管的成型过程中,应注意分析外控辊在钢管表面上的辊印深浅,由此判断带钢三辊变形是否完全。外控辊的位置和成型角度到位也是一个很重要的方面,调整不到位,就不能对钢管的成型起很好的辅助作用,1#3#辊距离焊垫辊太远,就有可能造成成型缝内紧外松或噘嘴;角度偏差太大,会增加钢管的成型阻力,影响成型的稳定。6#成型辊起的作用较大,适当调整它的高度对成型缝的合缝能起到很大作用。当自由边变形后处在递送边的上方下不来时,适当地降低6#成型辊可以将自由边压下,达到合缝的目的。但过多的降低6#成型辊会形成下错边。

(5)焊垫辊

焊垫辊对钢管成型缝的稳定能够起到很大作用。焊垫辊的辊面一般比钢管的下底标高稍高,对于材质低、厚度小的带钢,如材质Q 235B、厚度7 mm的带钢,焊垫辊的辊面高度最大不应超过管底标高2.5 mm,否则成型缝就可能内陷,造成内松外紧,这样不仅起不到稳定成型的作用,还会破坏成型;但对于材质高、厚度大的带钢来说,比如材质X70、厚度超过10 mm的带钢,焊垫辊的辊面高度可以适当提高。

4消除成型不良、提高焊接质量的方法

在螺旋埋弧焊管的生产中,为了消除成型因素对焊接质量的不良影响,我们采取了以下措施:第一,在成型之前增加铣边装置,剪后铣边,对带钢两侧进行修整,改善带钢的边缘状况,获得较好的边缘形状与光洁度,尤其是对带钢的宽度公差起到良好的控制作用;第二,采用了光电式螺旋埋弧焊缝自动跟踪和熔深自动控制系统,使焊缝跟踪和熔深控制更加准确;第三,拆除4#成型辊,经过长期生产和观察发现,4#成型辊距离3#成型辊很近,由于4#成型辊参与了三辊变形而增加了成型的复杂因素,对钢管的变形和稳定成型基本起不到帮助作用。

采取以上措施以后,经过多次生产验证,效果良好,成型质量焊接质量都有了很大的提高;为了获得更好的焊接条件,还需要再做以下几点:第一,严把原材料的质量关,从源头上控制影响生产质量的不良因素,如将带钢的月牙弯控制在一定范围内,消除波浪,避免带钢厚度不均等;第二,确保高质量完成带钢对接,避免人为的月牙弯;第三,在生产过程中,加强对设备的维护和保养,确保设备处于良好的运行状态;第四,确保换型数据准确,保证调型质量,生产过程中要经常检查测量成型数据的稳定性,保证带钢沿递送线运行;第五,调整好焊点偏心距、焊头高度、焊丝倾角及间距,确保焊接规范准确;第六,增强职工质量意识,加强协调配合,提高责任心,并加强技能培训,熟练操作技能。

5结语

在螺旋埋弧焊管的生产工艺流程中,成型是焊接的前提,确保成型的稳定,对提高焊接质量起着至关重要的作用。

本文标签:焊管 

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