HFW的工藝研究

【摘 要】HFW鋼管在近幾年應用上有了大量的進步，這個與管網支線需要、鉆井需要及HFW鋼管的生產速度快、外觀質量好、焊縫質量達到要求有關，但是壁厚、材質均不高，此次針對￠356×14 材質X65 礦漿運輸管線，結合制管工藝、加強成型、焊接及焊后在線熱處理的質量控制，滿足礦漿管線對HFW焊管的高要求。

【關鍵詞】HFW鋼管；焊縫質量；成型；焊接；熱處理

1. HFW鋼管主要介紹

（1）HFW鋼管成型方式用很多種，由于技術在不斷的更新，目前NAKATA設計的FFX成型方法，深得業內人士好評，此次￠356×14 礦漿管線的生產應用的就是NAKATA的軋機。

HFW鋼管的焊接工藝是采用高頻電流產生的集膚效應原理把就卷板邊緣進行加熱至熔融狀態，在通過機械擠壓方法進行焊接。高頻焊接示意圖（見圖1）。

（2）HFW鋼管主要質量指標——焊縫沖擊韌性。

通過HFW鋼管的工藝生產的焊縫中心會出現一條白色熔合線、熔合線兩側的熱影響區會產生由中部向內外表面方向延伸的金屬流線，熔合線、金屬流線、腰鼓的數值能既能對焊縫質量提前做出判斷也能為生產提供依據。如圖2，

影響焊縫沖擊韌性的主要因素有：原料的理化性能、原料的晶粒度及非金屬夾雜物、焊縫熱處理條件、成型條件、焊接條件。

2. ￠356×14調試過程

2.1 首先進行卷板檢驗（見表1、表2、表3）。

（1）金相實驗：晶粒度11級、無夾雜物、無偏析。

原料檢驗合格、投料生產。

2.2 調試過程（見表4）：

2.2.1 初步調型要求將焊縫調整對稱，使內外毛刺大小一樣。達到工藝要求的擠壓量，做金相實驗如圖3。

從金相分析，上面腰鼓較寬，腰鼓中心不對稱，內流線角度偏大，由此可判斷在焊接的時候，板邊呈V型，需調整擠壓輥上輥，使在兩板邊在焊接時平行接觸，并且將錯邊消除。同時微調擠壓輥側輥，保證外觀質量。

調整后圖片（見圖4）。初步調型完成，加上在線熱處理，進行第一次工藝評定實驗，

實結果（見表5、表6）。

實驗不合，從拉伸斷口觀察，貌似存在夾雜物，再次確認金相在沒未酸洗時，確實在焊縫熔合線處發現夾雜物（如圖6）。

在觀察熱處理后組織時，發現組織不均勻（如圖7）。

2.2.2 經過以上的特征，做出一下分析：（1）焊縫中夾雜物未擠干凈，應加大擠壓量；成型不充分，使管坯在運行中不穩定，應加大工作寬度，板邊有毛刺、不整齊時常出現打火現象，應加以消除。（2）焊接狀態不對，趨近于第三種焊接狀態（融合點在擠壓點后）即是焊接開口角偏大，（經測量開口角大于5°）應調小。（3）熱處理溫度不夠，應增加預熱溫度（見表7）。

實驗結果（見表8、表9）。如圖8。金相實驗：無夾雜物、組織均勻，如圖9。

2.2.3 通過實驗雖然合格，但是焊縫的韌性沖擊存在離散性，不穩定，再次進行現場數據測量，融合點離擠壓點大約為25mm，開口角為2.6°相比較有點小，趨于第一種焊接狀態，外毛刺形狀不均勻。

金相測量數據：腰鼓中心對稱寬度為4mm、流線分布均勻（外流線角度約為45～50°，內流線角度約為65～70°）、熔合線寬度約為0.1mm，說明在焊接、成型趨于穩定狀態。為了進一步提高焊縫沖擊值，做出第3次工藝修訂，

具體對開口角（應略微增大，應增加到3～3.5°）、在成型穩定情況下，提高焊接速度、再增加一臺熱處理（使熱處理更穩定）（見表10）。

硬度測定壓痕位置圖（見圖11）。

實驗結果完全滿足甲方要求，幾乎接近母材性能，因此工藝3評定合格，可以滿足連續生產。

3. 結束語

從此3種工藝制定及修訂，可以得出提高HFW鋼管焊縫質量有以下幾點：

3.1 原料母材的性能對焊縫性能有較大關系。

3.2 成型：鋼帶邊緣成型的好壞直接影響焊接質量，因此成型要穩定，使鋼帶兩邊在進入擠壓輥前進行平行，保證“I”型進行焊接，保證板邊干凈，防止打火，造成瞬間短路，影響能量輸入。

3.3 開口角：開口角大小的選擇與材料強度、厚度及擠壓量有關，一般認識3～6°，但具體情況還是要注意觀察融合點和擠壓點之間的位置，理想狀態是融合點在擠壓點10～15mm范圍內，這樣才有利于氧化物及夾雜物的排出，提高焊縫沖擊韌性。

3.4 焊接速度：在成型、焊接達到穩定、設備承受范圍內，提高焊接速度，有利于焊接溫度的穩定，加快氧化物及夾雜物排出。

3.5 從金相實驗中得出影響質量的因素，準確地指導生產。