一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺的制作方法

本发明涉及金属成形焊接，特别是一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺。

背景技术：

1、随着升压站结构大型化、重载化发展，钢管构件逐渐向大直径、厚壁化及高强度方向演进，其制造通常采用中厚钢板下料、坡口加工、卷板机分次卷制、合口定位焊、纵缝埋弧焊及焊后矫形等工序；现有工艺主要通过提高卷制精度、增设内外支撑、加强定位焊约束及优化焊接热输入，控制钢管圆度、纵缝错边量和焊接缺陷；部分生产线还配置自动合口和在线检测装置，以提高厚壁钢管制造的连续化及稳定性。

2、然而，现有卷制、合口、定位焊和主焊多作为相互独立的顺序工序实施，对于大直径厚壁升压站钢管，若在主焊前将纵缝强制压合至目标根部间隙，坡口边缘及焊趾邻近区域容易积累较高弹性应变；若采用等强定位焊维持装配状态，主焊熔池通过时定位约束不能按焊接过程有序释放，后方焊缝冷却收缩位移也难以稳定传递至前方待焊区域，最终易引起纵缝错边、圆度偏差增大以及焊趾残余拉应力偏高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，包括以下步骤：

2、s1、连续卷制钢板，在纵缝预定位置两侧边缘区域进行差动压下卷制，形成残余压应力区，所述边缘区域宽度为钢板厚度的2.0～3.0倍；

3、s2、对筒状坯体进行卷制支承和边缘限位，纵缝开口两侧边缘保持未完全闭合，两侧边缘之间的预设弹性开口量为钢板厚度的0.08～0.13倍，并大于主焊目标根部间隙；

4、s3、在纵缝开口处进行定位焊，沿纵缝方向交替形成第一定位焊缝和第二定位焊缝，第一定位焊缝熔敷金属截面积为第二定位焊缝熔敷金属截面积的55%～68%；

5、s4、沿纵缝进行主焊，主焊熔池重熔第一定位焊缝，第二定位焊缝在当前焊缝段冷却期间保持跨缝连接，纵缝两侧母材边缘形成热影响区塑性变形段，两侧坡口根部在根部成形焊熔池前缘到达当前待焊位置之前，合拢至主焊目标根部间隙；

6、s5、在卷制支承、边缘限位和第二定位焊缝保持下进行主焊冷却，残余压应力区中的残余压应力与焊趾区域拉应力反向叠加，形成低残余拉应力纵缝，并得到升压站钢管。

7、优选的，s1中，采用内撑辊和外压辊对纵缝预定位置两侧边缘区域进行差动压下卷制，外焊趾预定区域的压下量大于内焊趾预定区域的压下量，差动压下量为钢板厚度的0.03～0.06倍。

8、优选的，s2中，测定筒状坯体在解除卷制压力后的边缘回弹量，根据主焊目标根部间隙、焊缝横向收缩补偿量和所述边缘回弹量，确定所述预设弹性开口量，所述预设弹性开口量为钢板厚度的0.08～0.13倍；其中，所述主焊目标根部间隙为1.2～2.0mm。

9、优选的，s2中，采用内撑辊托承筒状坯体内壁，采用外压辊压持筒状坯体外壁，并采用两只边缘限位块分别贴靠纵缝开口两侧边缘的外侧，通过调节两只边缘限位块之间的间距，获得预设弹性开口量。

10、优选的，s3中，所述第一定位焊缝和所述第二定位焊缝沿主焊方向交替排列，相邻定位焊缝的中心距为150～220mm。

11、优选的，所述第一定位焊缝的焊缝长度为30mm，所述第二定位焊缝的焊缝长度为45mm，所述第一定位焊缝的焊脚高度小于所述第二定位焊缝的焊脚高度。

12、优选的，s4中，调整主焊熔池宽度覆盖第一定位焊缝所在坡口段，所述第二定位焊缝的端部熔敷金属保留在当前主焊熔池边界外侧，所述第一定位焊缝并入主焊熔池，所述第二定位焊缝在当前焊缝段冷却期间保持纵缝开口两侧边缘的跨缝连接。

13、优选的，所述定位焊采用药芯焊丝气体保护焊，所述主焊采用埋弧焊，所述主焊沿筒状坯体的轴向施焊。

14、优选的，s5中，在主焊热源离开当前焊缝段后，所述卷制支承、边缘限位和第二定位焊缝继续保持当前焊缝段的定位状态，并在当前焊缝段的焊趾外表面测温点温度降至300℃以下后解除边缘限位。

15、本发明有益效果为：

16、通过在纵缝两侧边缘区域进行差动压下卷制，预先改变外焊趾预定区域的焊前应力状态；通过保留大于主焊目标根部间隙的预设弹性开口量，使后方已凝固焊缝的横向冷却收缩位移能够用于牵引前方待焊区域逐步闭口；通过设置有效连接截面积不同的第一定位焊缝和第二定位焊缝，使第一定位焊缝在根部成形焊中优先重熔、第二定位焊缝在当前焊缝段冷却期间继续跨缝连接，由此在降低强制合口载荷的同时，减小纵缝错边量、圆度偏差及焊趾残余拉应力，减少焊后矫形工作量，提高升压站钢管连续制造的成形稳定性和焊接质量。

1.一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，其特征在于，s1中，采用内撑辊和外压辊对纵缝预定位置两侧边缘区域进行差动压下卷制，外焊趾预定区域的压下量大于内焊趾预定区域的压下量，差动压下量为钢板厚度的0.03～0.06倍。

3.根据权利要求1所述的一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，其特征在于，s2中，测定筒状坯体在解除卷制压力后的边缘回弹量，根据主焊目标根部间隙、焊缝横向收缩补偿量和所述边缘回弹量，确定所述预设弹性开口量，所述预设弹性开口量为钢板厚度的0.08～0.13倍；其中，所述主焊目标根部间隙为1.2～2.0mm。

4.根据权利要求1所述的一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，其特征在于，s2中，采用内撑辊托承筒状坯体内壁，采用外压辊压持筒状坯体外壁，并采用两只边缘限位块分别贴靠纵缝开口两侧边缘的外侧，通过调节两只边缘限位块之间的间距，获得预设弹性开口量。

5.根据权利要求1所述的一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，其特征在于，s3中，所述第一定位焊缝和所述第二定位焊缝沿主焊方向交替排列，相邻定位焊缝的中心距为150～220mm。

6.根据权利要求5所述的一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，其特征在于，所述第一定位焊缝的焊缝长度为30mm，所述第二定位焊缝的焊缝长度为45mm，所述第一定位焊缝的焊脚高度小于所述第二定位焊缝的焊脚高度。

7.根据权利要求1所述的一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，其特征在于，s4中，调整主焊熔池宽度覆盖第一定位焊缝所在坡口段，所述第二定位焊缝的端部熔敷金属保留在当前主焊熔池边界外侧，所述第一定位焊缝并入主焊熔池，所述第二定位焊缝在当前焊缝段冷却期间保持纵缝开口两侧边缘的跨缝连接。

8.根据权利要求1所述的一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，其特征在于，所述定位焊采用药芯焊丝气体保护焊，所述主焊采用埋弧焊，所述主焊沿筒状坯体的轴向施焊。

9.根据权利要求1所述的一种升压站钢管的连续卷制与焊接一体化工艺，其特征在于，s5中，在主焊热源离开当前焊缝段后，所述卷制支承、边缘限位和第二定位焊缝继续保持当前焊缝段的定位状态，并在当前焊缝段的焊趾外表面测温点温度降至300℃以下后解除边缘限位。