高锰钢材质筒节的制造工艺的制作方法

1.本发明涉及筒节制造技术领域，特别涉及一种高锰钢材质筒节的制造工艺。


背景技术：

2.目前制造液化天然气储运设备的原材料普遍为镍量较多的cr-ni奥氏体不锈钢、9ni钢。由于我国镍资源较少，含镍量的材料价格通常为锰碳钢2-3倍，采用新型奥氏体高锰钢材料制造lng储运设备可显著降低制造成本，并可适应我国富锰贫镍的矿产资源状况。
3.室温条件下，高锰钢的强度性能远高于cr-ni奥氏体不锈钢，高锰钢该材料经过水韧处理后的原始组织硬度约为230hb,在经过弯曲后变形层会出现加工硬化现象，变形层的奥氏体组织变为马氏体，变形层硬度值最高可以达到500hb-800hb。采用原有奥氏体不锈钢制造筒节的工艺方法，高锰钢的板材由于自身材质回弹量大、成型困难，无法达到筒节制造的精度，影响筒节成型的质量。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决采用现有筒节制造方法制造高锰钢材质的筒节时，高锰钢的板材由于自身材质回弹量大、成型困难，无法达到筒节制造的精度，影响筒节成型的质量的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种高锰钢材质筒节的制造工艺，包括如下步骤：筒节下料，每个筒节展开的设计长度为l0，在筒节展开的两端均预留直边段，并设定筒节展开的两端预留的直边段长度为l1，在高锰钢材质的板材上下料筒节坯板，所述筒节坯板的长度为l0 2l1；预弯直边段，分别对筒节展开两端的直边段进行预弯，使直边段在筒节展开的两端形成折弯过渡；切除直边段，沿直边段与筒节展开的连接处，分别在筒节展开的两端对长度为l1的直边段进行切除；卷制筒节，对筒节展开进行卷制，以形成卷筒；卷筒焊接，对卷筒进行纵向焊接，制得筒节。
6.可选地，所述直边段长度l1为300mm-500mm。
7.可选地，所述高锰钢材质筒节用于储罐的制备，所述筒节的两端用于与封头连接；所述筒节下料还包括毛坯坯板下料，所述毛坯坯板下料包括根据待制备筒节的长度和宽度在高锰钢板上划定毛坯坯板的下料尺寸线，毛坯坯板的长度l为l＝π(di δn) 2l1 l2，其中，di为封头内直径，δn为封头的壁厚，l2为工艺余量。
8.可选地，所述筒节下料还包括精下料加工，所述精下料加工在所述毛坯坯板下料之后进行，所述精下料加工包括如下步骤：测定封头的外周长，所述封头外周长为筒节展开的设计长度l0；对应毛坯坯板下料筒节坯板，所述筒节坯板的长度l3为l3＝l0 2l1，所述筒节坯板包括筒节展开和预留在筒节展开两端的直边段。
9.可选地，对应毛坯坯板下料切割筒节坯板的平直度不大于1/1000。
10.可选地，所述制造工艺还包括在筒节坯板上划定切割线和检测线，在筒节坯板上划定切割线和检测线的步骤在筒节下料和预弯直边段两步骤之间进行；在筒节坯板上划定
切割线和检测线包括：先在筒节坯板上划定切割线，所述切割线为直边段与筒节展开连接处所在的垂直线段，所述切割线为两段，所述切割线与其相邻的筒节坯板外端边缘之间的距离为l1；再在筒节坯板上划定检测线，所述检测线为等距布置在切割线内侧的垂直线段，所述检测线与其相邻的所述切割线之间的垂直距离为l4。
11.可选地，在步骤切除直边段中，在筒节坯板上沿所述切割线对完成预弯的直边段进行切割。
12.可选地，在每条所述检测线上设定检测点，测定每个检测点与所述筒节坯板外端切割端面之间的垂直距离l
测
，l
测
的精度范围为l4±
0.5mm。
13.可选地，所述制造工艺还包括无损检测，所述无损检测在卷筒焊接完成12小时之后进行，所述无损检测为对完成焊接的筒节进行无损探伤检测。
14.可选地，焊工在进行所述卷筒焊接步骤时，需要进行抽气处理以去除锰金属蒸汽，或者佩戴供气面罩以防止锰金属蒸汽伤害。
15.由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：本发明的高锰钢材质筒节的制造工艺中，在筒节下料步骤中，对筒节展开的两端分别预留直边段，用于应对高锰钢材质自身屈服度较高的特性。同时在进行卷制筒节和卷筒焊接前，先对直边段进行预弯，使得筒节展开的两端在筒节卷制前已经完成弯制，再对预弯后的直边段进行切除，使筒节对应自身的尺寸进行卷制。由于焊接前已经对筒节展开的两端进行预弯，筒节焊接成型后无需再对筒节进行校圆，也无需对校圆产生应力进行焊后消除处理，不仅保证了筒节的成型质量和成型精度，还有效地缩减了筒节制造的操作步骤，提高了筒节制造的生产效率。
附图说明
16.图1是本发明高锰钢材质筒节的制造工艺的流程图。
17.图2是本发明高锰钢材质筒节的制造工艺一实施例中毛坯坯板的结构示意图。
18.图3是本发明高锰钢材质筒节的制造工艺一实施例中筒节坯板的结构示意图。
19.图4是本发明高锰钢材质筒节的制造工艺一实施例中筒节坯板的另一结构示意图。
20.图5是本发明高锰钢材质筒节的制造工艺一实施例中卷筒焊接的结构示意图。
21.附图标记说明如下：10、毛坯坯板；20、铭牌标记；30、筒节坯板；31、筒节展开；32、直边段；40、焊接试板；50、筒节。
具体实施方式
22.体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
23.为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
24.参阅图1，本技术提供一种高锰钢材质筒节的制造工艺，适用于高锰钢材质筒节的制造，尤其适用于制造液化天然气储运设备。该制造工艺包括如下步骤：
25.s10、筒节下料，每个筒节展开的设计长度为l0，在筒节展开的两端均预留直边段，
并设定筒节展开的两端预留的直边段长度为l1，在高锰钢材质的板材上下料筒节坯板，筒节坯板的长度为l0 2l1；
26.s20、预弯直边段，分别对筒节展开两端的直边段进行预弯，使直边段在筒节展开的两端形成折弯过渡；
27.s30、切除直边段，沿直边段与筒节展开的连接处，分别在筒节展开的两端对长度为l1的直边段进行切除；
28.s40、卷制筒节，对筒节展开进行卷制，以形成卷筒；
29.s50、卷筒焊接，对卷筒进行纵向焊接，制得筒节。
30.在本技术中，高锰钢材质筒节可用于储罐的制备，储罐包括筒节和设置在筒节两端的封头。其中，筒节由本技术制造工艺制得。
31.在步骤s10中，筒节下料还包括毛坯坯板下料。该毛坯坯板下料包括根据待制备筒节的长度和宽度在高锰钢板上划定毛坯坯板的下料尺寸线。
32.如图2所示，毛坯坯板10的宽度为b，毛坯坯板10的长度l为l＝π(di δn) 2l1 l2，其中，di为封头内直径，δn为封头的壁厚，l2为工艺余量。
33.毛坯坯板下料为粗下料加工，即根据筒节的外形尺寸和所匹配封头的尺寸，在原材料高锰钢板上划线下料相应筒节所需大小的毛坯坯板10。
34.其中，在确定封头相应尺寸之后，需要设定筒节展开的两端预留的直边段的长度。直边段的长度l1可以由高锰钢板的厚度、制造工艺中使用的设备参数等因素确定，该直边段的长度l1为300mm-500mm。
35.在本技术一实施例中，直边段的长度l1为300mm，设定的工艺余量为15mm。则在原材料高锰钢板上划线下料相应筒节所需大小的毛坯坯板10的长度为l＝π(di δn) 615mm。
36.此外，需要毛坯坯板10的外壁上设置铭牌标记20，用于记录相应筒节的材质尺寸等参数。在图2的视图方向上，铭牌标记20靠近毛坯坯板10的左端设置，且该铭牌标记20与毛坯坯板10外端之间的距离c为450mm。
37.可以理解地是，铭牌标记20与毛坯坯板10外端之间的距离需要大于直边段的长度，以避免在后续步骤预弯直边段和切除直边段中对铭牌标记20造成损伤或者误切除，保证铭牌标记20不被破坏。
38.在步骤s10筒节下料中，在进行毛坯坯板下料之后，步骤筒节下料还包括精下料加工，该精下料加工包括测定封头的外周长和对应毛坯坯板下料筒节坯板。
39.其中，在步骤测定封头的外周长，该封头外周长为筒节展开的设置长度l0。在实际操作过程中，对齐方式为中对齐。同时，在尺寸确定时要去除偏差，在本技术一实施例中，该偏差为31mm。
40.对应毛坯坯板下料筒节坯板，考虑偏差，则筒节坯板的长度l3为l3＝l0－31mm 2l1。上述步骤中已设定l1的长度为300mm，则筒节坯板的长度l3为l3＝l0－31mm 600mm。
41.如图3所示，筒节坯板30的长度l3长度确定后，根据l3对应毛坯坯板划定下料切线(abcd)，再沿线气切下料筒节坯板30，气切下料时应满足平直度在1/1000之内。
42.进一步地，在本技术中，完成筒节坯板30下料之后，再进行步骤s20预弯直边段之前，先进行坡口制造。
43.参阅图3，ac为坡口边，bd为坡口边。在进行坡口制造时，按照刨边工艺图所给的尺
寸刨制端面及坡口。其中，设有铭牌标记的表面为筒节的外表面。ac与bd平行度误差不大于1mm，ac与bd直线度误差不大于1mm。
44.本技术的制造工艺还包括在筒节坯板上划定切割线和检测线，在筒节坯板上划定切割线和检测线的步骤在坡口制造的步骤之后进行。
45.参阅图4，其中，在筒节坯板30上划定切割线m，该切割线m为直边段32与筒节展开31连接处所在的垂直线段。切割线m与其相邻的筒节坯板外端边缘之间的距离为l1。在该实施例中，l1为300mm。
46.在筒节坯板30上划定检测线n，检测线为等距布置在切割线内侧的垂直线段，检测线n与其相邻的切割线m之间的垂直距离为l4。在该实施例中，设定l4为200mm。
47.在筒节坯板30上划定切割线m和检测线n后，进行步骤s20预弯直边段。在步骤s20预弯直边段中，分别对筒节展开31两端的直边段32进行预弯，使直边段32在筒节展开31的两端形成折弯过渡。在本实施例中，使用三轴辊进行卷制，铭牌标记20留置在筒节的外表面。
48.预弯直边段32完成后，进行步骤s30切除直边段32。在步骤s30切除直边段中，按照切割线m对筒节展开31两端已完成预弯的300mm的直边段32使用手工等离子进行切除。切除时，应当考虑留存2mm-3mm的打磨余量。切割完成后，对切割端面进行打磨，保证端面的平整和光滑。
49.切除直边段32后，根据检测线n，对检测线n到切割端面之间的间距进行测量。具体地，先在每条检测线上设定多个检测点，然后测定每个检测点与外端切割端面之间的垂直距离l
测
。
50.l
测
的测量尺寸要求为200mm
±
0.5mm，若l
测
不满足此范围要求，则需要对切割端面进行修磨，直至符合检测要求为止。
51.进一步地，完成直边段切除和切割端面检测后，进行步骤s40卷制筒节，对筒节展开进行均指，以形成卷筒。
52.在步骤s40卷制筒节中，采用三轴辊进行卷制。坡口边ac和bd的坡口方向应按刨边工艺排版图卷制。同时，卷制时注意将铭牌标记留置在筒节在外表面。
53.在完成筒节卷制后，可以使用检测样板对筒节纵缝接头处进行检验，保证接头处符合圆度要求。
54.筒节卷制完成后，进行步骤s50卷筒焊接，具体为对卷筒进行纵向焊接，制得筒节。
55.在步骤s50中，采用定位焊进行焊接。对接焊缝组对，并且对接间距及对接错边量必须符合如下规定：组对间隙不大于2mm，对口错边量要求不大于2mm。
56.如图5所示，对卷筒进行焊接时，焊接试板40必须在筒节50纵向焊缝s延长部位与筒节50同时施焊。如果采用手工焊进行筒节的焊接，则无需使用引弧板。在对焊缝进行焊接时，可以使用辅助工装支撑筒节纵缝组对，减少工件重力对焊接变形的不利影响。
57.此外，对于本技术的高锰钢材质的筒节，在焊接过程中，焊工需要进行抽气处理以去除锰金属蒸汽，或者佩戴供气面罩以防止锰金属蒸汽伤害，保证焊接作业的安全性。
58.在申请的高锰钢材质筒节的制造工艺中，完成筒节焊接后，可以对筒节进行无损检测。
59.无损检测在卷筒焊接完成12小时之后进行，以避免高锰钢材质焊缝焊后12小时内
产生微小表面裂纹影响检测的准确性，防止漏检，保证筒节的制造品质。其中，无损检测为对完成焊接的筒节进行无损探伤检测，该无损探伤可以为射线探伤、超声波探伤、磁粉、渗透和涡流探伤等方式。
60.对于本技术的高锰钢材质筒节的制造工艺，在筒节下料步骤中，对筒节展开的两端分别预留直边段，用于应对高锰钢材质自身屈服度较高的特性。同时在进行卷制筒节和卷筒焊接前，先对直边段进行预弯，使得筒节展开的两端在筒节卷制前已经完成弯制，再对预弯后的直边段进行切除，使筒节对应自身的尺寸进行卷制。由于焊接前已经对筒节展开的两端进行预弯，筒节焊接成型后无需再对筒节进行校圆，也无需对校圆产生应力进行焊后消除处理，不仅保证了筒节的成型质量和成型精度，还有效地缩减了筒节制造的操作步骤，提高了筒节制造的生产效率。
61.虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。