一种高钢级感应加热弯管双温煨制方法技术

本发明专利技术公开了一种高钢级感应加热弯管双温煨制方法，涉及高钢级弯管加热技术领域。该方法通过调整感应线圈的局部间隙，并将钢管焊缝置于调整间隙后的位置处，从而使得感应线圈中，调整间隙的位置与其他位置产生的磁通量不同，进而使得加热温度不同，实现了基于钢管母材正常热煨制时的加热温度，以感应圈的局部间隙大小来实现对焊缝加热温度的特殊控制，从而实现双温煨制，弯管焊缝性能得到有效优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高钢级弯管加热
，尤其涉及一种高钢级感应加热弯管双温煨制方法。
技术介绍
弯管是油气输送管道的重要组成构件，是管线中承载较为苛刻的结构件之一，弯管综合质量的优劣是制约管线安全、平稳运行的瓶颈，其质量主要与化学成分和热煨制工艺有关。感应加热弯管技术作为当前先进的热加工技术，由于具有加热速度迅速，加热带宽度、冷却速度可调整，所加工的弯管具有椭圆度小、壁厚减薄率小、弯曲半径、角度调整方便等诸多优点，被广泛用于油气管道用热煨弯管的生产中。目前，国内各大弯管制造企业都使用图1所示方式煨制弯管。采用此种加热方式，感应线圈中产生的感应磁场如图2所示。企业在热煨过程中会尽量缩短线圈电源接触端之间的间距L(间距L为7～15mm)，使得线圈中的磁场更为均匀。从而使得感应线圈中钢管的加热温度更加均匀。这种方法在制造较低钢级(如X52、X60等)的感应加热弯管时，得到的弯管焊缝性能在煨制前后没有变化。但是，使用该方法在煨制高钢级(如X80、X90等)弯管时，焊缝性能在煨制前后存在较大差异，所以，应对现有的感应加热弯管技术进行调整，使得高钢级感应加热弯管焊缝性能更加稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高钢级感应加热弯管双温煨制方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高钢级感应加热弯管双温煨制方法，包括如下步骤：S1，确定感应加热时钢管母材的加热温度；S2，根据所述母材的加热温度确定加热电流；S3，确定感应线圈与钢管外壁之间的间隙；S4，调节感应线圈的局部间隙，得到感应线圈上的间隙调整区；S5，按照S3确定的感应线圈与钢管外壁之间的间隙，将钢管放置在所述感应线圈之内；S6，将所述焊缝置于S4确定的所述间隙调整区；S7，按照S2确定的所述加热电流进行感应加热煨制弯管。优选地，所述感应线圈与钢管外壁之间的间隙，具体范围为20～30mm。优选地，所述调节感应线圈的局部间隙，具体为增加感应线圈电源接触端的间距。优选地，所述感应线圈电源接触端的间距按照如下方法进行确定：确定感应加热时钢管焊缝的加热温度范围；增加感应线圈电源接触端的间距；按照确定的钢管母材的加热温度感应加热煨制弯管，同时测量焊缝处的实际温度，如果该实际温度在焊缝的加热温度范围内，则结束，否则，重复上述操作，直至焊缝处的实际温度在焊缝的加热温度范围内。优选地，所述感应线圈电源接触端的间距设置为：15～25mm。优选地，所述调节感应线圈的局部间隙，具体为在感应线圈的内壁上设置凹陷。优选地，所述凹陷的深度按照如下方法进行确定：确定感应加热时钢管焊缝的加热温度范围；调节所述凹陷的深度，即调节焊缝与感应线圈之间的间隙；按照确定的钢管母材的加热温度感应加热煨制弯管，同时测量焊缝处的实际温度，如果该实际温度在焊缝的加热温度范围内，则结束，否则，重复上述操作，直至焊缝处的实际温度在焊缝的加热温度范围内。优选地，所述凹陷的深度为：10～15mm。优选地，所述凹陷的宽度略大于焊缝的宽度，且所述凹陷的宽度为：25-40mm。优选地，所述凹陷的位置处于所述感应线圈垂直方向的0～10°的范围内。本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例提供的高钢级感应加热弯管双温煨制方法，通过调整感应线圈的局部间隙，并将钢管焊缝置于调整间隙后的位置处，从而使得感应线圈中，调整间隙的位置与其他位置产生的磁通量不同，进而使得加热温度不同，实现了基于钢管母材正常热煨制时的加热温度，以感应圈的局部间隙大小来实现对焊缝加热温度的特殊控制，从而实现双温煨制，弯管焊缝性能得到有效优化。附图说明图1是钢管被感应线圈加热示意图；图2是弯管加热线圈中产生的感应磁场；图3是感应加热弯管加工示意图；图4是通电线圈产生的感应磁场；图5是拉大感应线圈电源接触端之间的距离进行弯管感应加热煨制的示意图；图6是采用图5的方式进行弯管加热煨制时，感应线圈中产生的感应磁场；图7是在感应线圈的内壁设置凹陷后进行弯管感应加热煨制的示意图；图8是采用图7的方式进行弯管加热煨制时，感应线圈中产生的感应磁场。图中，各符号的含义如下：1焊缝，2交变电流，3钢管，4感应线圈，5绝缘材料，6电源接触端，7尾座，8导向轮，9弯曲段，10摇臂。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图3为感应加热弯管加工示意图。图中直缝钢管通过尾座在一定的压力P和速度V下持续向右推进，摇臂用来保证弯管的弯曲直径和弯曲角度。借助感应加热线圈对钢管弯曲截面局部进行加热，使得钢管温度上升到奥氏体转变温度(Ac3)点以上，以便于钢管塑性形变弯曲加工。感应加热原理是在感应加热线圈中加载某一频率的交变电流I，交变电流在感应线圈周围产生交变磁场B，如图4所示，交变磁场又会在被加热的金属导体(钢管)中产生感应电动势E，进而产生电流，这种感应电流在金属导体中的分布是不均匀的，在表面强，而在内部弱，即趋肤效应现象，利用趋肤效应可使金属导体迅速加热，在适当的交变频率下几秒钟内可使材料温度上升到800-1000℃。交变电流使金属导体(钢管)产生的感应电动势E可用式(1)表示。E＝4.44×f×Φ (1)式(1)中：E——交变电流在感应导体上产生的感应电动势，V；f——交流发电机给激磁线圈的交流电流频率，Hz；Φ——电磁感应回路的磁通量，Wb。被加热金属导体(钢管)通过焦耳汤姆逊效应从中获得的功率P见式2。式(2)中：P——被加热导体从电磁感应中获得的功率，kW；I——交流发电机输出的电流，A；——交流发电机的功率因数。采用现有的感应加热弯管技术煨制高钢级X80弯管，采用的参数为：推进速度为30mm/min，冷却方式为水冷，煨制完成后进行650℃回火处理，感应线圈与钢管外壁的间隙h为25mm，电源接触端间隙L为8mm。煨制前后的钢管母材和焊缝性能参见表1。表1 X80焊接钢管煨制弯管前后性能对比由表1可知，钢管焊缝性能在煨制前后存在较大差异，焊缝冲击韧性出现明显的下降趋势，性能急剧恶化。发生上述性能变化的原因是，在高钢级管线钢的焊接过程中，为了保证焊缝性能，在焊接材料中加入较多的合金元素，钢中加入合金元素后会对奥氏体相区产生影响，一些合金元素(如Mo、Cu、Ni等)可以扩大奥氏体相区，降低奥氏体相变临界点(Ac3)。由此可知，因为母材和焊缝熔融金属中的合金元素含量的差异而导致管体母材和焊缝的奥氏体相变临界点Ac3的不同，这种温差在高钢级中表现尤为突出。通过上述分析可知，如若高钢级焊接钢管在温度均匀环境中加热煨制弯管，由于母材与焊缝Ac3相差较大，在正常工艺参数控制状态下，若以母材为基准，当前者材料加热到奥氏体化时，后者材料已经发生过热或过烧现象，即两者不能同步达到奥氏体化状态，其最终的力学性能可能会因工艺的匹配不当而显著恶化，不能满足设计要求。例如，在高钢级钢管煨制过程中，为了保证母材性能，则在母材Ac3以上某个合理的温度(母材的奥氏体晶粒还未长大)进行冷却；这时焊缝的加热温度已经远远超过焊缝的Ac3，焊缝的奥氏体晶粒因加热温度过高，晶粒长大而粗化，最终使焊缝的性能恶化(如表1中的性能)。如果以焊缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高钢级感应加热弯管双温煨制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，确定感应加热时钢管母材的加热温度；S2，根据所述母材的加热温度确定加热电流；S3，确定感应线圈与钢管外壁之间的间隙；S4，调节感应线圈的局部间隙，得到感应线圈上的间隙调整区；S5，按照S3确定的感应线圈与钢管外壁之间的间隙，将钢管放置在所述感应线圈之内；S6，将所述焊缝置于S4确定的所述间隙调整区；S7，按照S2确定的所述加热电流进行感应加热煨制弯管。

【技术特征摘要】
1.一种高钢级感应加热弯管双温煨制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，确定感应加热时钢管母材的加热温度；S2，根据所述母材的加热温度确定加热电流；S3，确定感应线圈与钢管外壁之间的间隙；S4，调节感应线圈的局部间隙，得到感应线圈上的间隙调整区；S5，按照S3确定的感应线圈与钢管外壁之间的间隙，将钢管放置在所述感应线圈之内；S6，将所述焊缝置于S4确定的所述间隙调整区；S7，按照S2确定的所述加热电流进行感应加热煨制弯管。2.根据权利要求1所述的高钢级感应加热弯管双温煨制方法，其特征在于，所述感应线圈与钢管外壁之间的间隙，具体范围为20～30mm。3.根据权利要求1所述的高钢级感应加热弯管双温煨制方法，其特征在于，所述调节感应线圈的局部间隙，具体为增加感应线圈电源接触端的间距。4.根据权利要求3所述的高钢级感应加热弯管双温煨制方法，其特征在于，所述感应线圈电源接触端的间距按照如下方法进行确定：确定感应加热时钢管焊缝的加热温度范围；增加感应线圈电源接触端的间距；按照确定的钢管母材的加热温度感应加热煨制弯管，同时测量焊缝处的实际温度，如果该实际温度在焊缝的加热温度范围内，则结束，否则，重复上述操作，直至焊缝处的实...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘迎来，王高峰，聂向晖，赵新伟，王耀光，王长安，李亮，许彦，丰振军，
申请(专利权)人：北京隆盛泰科石油管科技有限公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11