一种海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管制备工艺
阅读说明：本技术 一种海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管制备工艺 (Preparation process of longitudinal submerged arc welded steel pipe for offshore wind power jacket foundation ) 是由 贾庆浩 吴宏根 王云飞 金琴 于 2020-12-23 设计创作，主要内容包括：本发明属于钢管制造技术领域,具体涉及一种海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管制备工艺,包括以下步骤,对钢板的两边缘进行双面铣削,达到预设的钢板宽度,然后采用预弯机对钢板两端进行预弯,在钢板的卷制方向留有预弯直边；预弯后的板边经多道轧辊滚压,形成单管管坯,将单管管坯进行纵缝焊接制得单管管节；对单管管节的管端进行平头加工处理；对平头加工处理后的单管管节组对并环缝焊接制得管段；本发明有效清除了焊接处的粉尘、油污、水分等影响焊缝质量的因素,不仅防止已清理过的焊接处被再次污染影响焊缝质量,还能促使焊缝中氢的逸出,有效避免了气孔和裂纹的产生,从而改善了焊缝的耐超低温冲击性能。(The invention belongs to the technical field of steel pipe manufacturing, and particularly relates to a process for preparing a longitudinal submerged arc welded steel pipe for an offshore wind power jacket foundation, which comprises the following steps of milling two sides of two edges of a steel plate to reach a preset steel plate width, pre-bending two ends of the steel plate by using a pre-bending machine, and reserving pre-bending straight edges in the rolling direction of the steel plate; rolling the pre-bent plate edges by a plurality of rollers to form a single-tube blank, and performing longitudinal seam welding on the single-tube blank to obtain a single-tube joint; performing flat-end processing on the pipe end of the single pipe joint; assembling the single pipe sections subjected to the flat-head processing treatment, and performing girth welding to obtain pipe sections; the invention effectively eliminates the factors of dust, oil stain, moisture and the like at the welding position which influence the quality of the welding seam, not only prevents the cleaned welding position from being polluted again to influence the quality of the welding seam, but also promotes the escape of hydrogen in the welding seam, effectively avoids the generation of air holes and cracks, and thereby improves the ultralow temperature impact resistance of the welding seam.)
技术领域
本发明属于钢管制造技术领域，具体涉及一种海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管制备工艺。
背景技术
近些年来由于社会经济飞速发展，为减少污染获取新型能源，得到国家大力支持，市场上加快了对海上风电的研发。在海上风电设施中，风机基础是海上风电开发的重要部分。导管架形式是一种常见的风机基础，它具有整体刚度大、受到波浪和水流等环境载荷的作用小的优点，但是制备导管架基础用直缝埋弧焊钢管工艺相对其他基础较为复杂。
其中预弯是直缝埋弧钢管生产线的主要工序之一，其目的是完成钢板两边的预弯曲变形，如果没有预弯，会导致直缝埋弧钢管卷圆成型后的管筒呈尖嘴“桃形”，给后续的预焊合缝带来麻烦，易引起错边或焊接烧穿，从而使得制备的直缝埋弧钢管不符合质量要求；并且焊接时也存在诸多困难，比如既要保证焊缝与母材等强度，又要避免气孔和裂纹产生，此情况下加大对海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管的研究变得越来越有必要。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管制备工艺，包括以下步骤，对钢板的两边缘进行双面铣削，达到预设的钢板宽度，然后采用预弯机对钢板两端进行预弯，在钢板的卷制方向留有预弯直边；预弯后的板边经多道轧辊滚压，形成单管管坯，将单管管坯进行纵缝焊接制得单管管节；对单管管节的管端进行平头加工处理；对平头加工处理后的单管管节组对并环缝焊接制得管段。
优选条件下，在焊接节点开设焊接坡口，当单管管节壁厚T1为30-85mm时，开设的环缝焊接坡口为X型坡口，所述X型坡口钝边为0-3mm，上坡口角及下坡口角均为48°-52°；当单管管节壁厚T1为30-50mm时，开设的纵缝焊接坡口为V型坡口，所述V型坡口钝边为3-6mm，坡口角度为48°-52°°；当单管管节壁厚T1为50-85mm时，开设的纵缝焊接坡口与所述环缝焊接坡口一致。
优选条件下，焊接前对焊接节点进行预清理处理，预清理处理后对钢管进行焊前预热焊后保温处理，焊前将钢管预热至180℃-250℃，焊接后将钢管加热到150℃-200℃，并保温1-2小时。
优选条件下，先内焊后外焊，且内焊和外焊均采用二氧化碳气体保护焊打底焊接，采用直缝埋弧焊填充焊接和直缝埋弧焊盖面焊接。
优选条件下，所述焊接过程中采用的焊丝为H10Mn2、H08C、H08CG中的一种。
优选条件下，所述的预清理处理为将焊接处浸入处理剂中10-20min后取出，经清水冲洗后风干。
优选条件下，所述处理剂包括以下重量份数的原料组分：焦谷氨酸鲸蜡醇酯化物15-25份、羧甲基-β-环糊精1-5份、PEG-60氢化蓖麻油1-5份、聚天门冬氨酸0.5-2份、聚葡萄糖0.5-2份、水150-300份；
所述焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物由焦谷氨酸与鲸蜡醇经酯化反应制得，所述焦谷氨酸、鲸蜡醇的摩尔比为1:1-1.1，其具体制备方法为:先将焦谷氨酸和鲸蜡醇混合后加无水乙醇溶解制成过饱和溶液，并滴加浓硫酸调节溶液pH至酸性，再加热至回流状态保温搅拌反应，反应结束后经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，最后经粉碎机制成粉末，即得焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明工艺流程规范化、系统化，本发明的制备工艺焊接速度快，效率高，质量好，制备的直缝埋弧焊钢管外形尺寸精度高，保证了直缝埋弧焊钢管的各项性能，在提高直缝埋弧焊钢管质量的同时也极大提高了生产效率；
本发明的技术方案中通过焊接前对钢管焊接处进行预清理处理，有效清除了焊接处的粉尘、油污、水分等影响焊缝质量的因素，进一步通过对钢管进行焊前的预热处理，不仅防止已清理过的焊接处被再次污染影响焊缝质量，还减小了钢管的收缩应力，同时还能促使焊缝中氢的逸出，有效避免了气孔和裂纹的产生，从而改善了焊缝的耐超低温冲击性能，使制备的直缝埋弧焊钢管整体强度高，机械化程度高，保证了直缝埋弧焊钢管各项性能完全符合风电单桩项目的使用要求。
本发明的其他特征和优点将在随后的
具体实施方式
中予以详细说明。
附图说明
图1为本发明中单管管节壁厚T1为30-50mm时，开设的环缝焊接坡口结构示意图，及单管管节壁厚T1为50-85mm时，开设的环缝焊接坡口及纵缝焊接坡口结构示意图；
图2为单管管节壁厚T1为30-50mm时，开设的纵缝焊接坡口结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
请参阅附图1-2，本发明提供了一种海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管制备工艺，包括以下步骤，选取材质为DH36型、壁厚为60mm的钢板，对钢板的两边缘进行双面铣削，达到预设的钢板宽度，然后采用预弯机对钢板两端进行预弯，在钢板的卷制方向留有1.5倍钢板壁厚的预弯直边，钢板上压力机或卷板机进行留直边预弯，预弯结束后再将直边延划好的线进行切除；预弯后的板边经多道轧辊滚压，形成单管管坯，将单管管坯进行纵缝焊接制得单管管节，所述单管管节包括直管节和锥管节；对单管管节的管端进行平头加工处理；对平头加工处理后的单管管节组对并环缝焊接制得管段。
本发明为了保证高质高量的焊缝焊接质量，在环缝焊接节点及纵缝焊接节点开设有钝边为3mm，上坡口角及下坡口角均为50°的X型坡口；
由于焊缝冷却速度快，容易在焊缝及热影响区产生淬硬组织，从而导致裂纹的产生。由于急冷急热，会在焊缝及热影响区产生收缩应力，从而引起裂纹。本发明为了防止冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织，在焊接前对焊接节点进行预清理处理，即将焊接节点浸入处理剂中20min后取出，经清水冲洗后风干。所述处理剂包括以下重量份数的原料组分：焦谷氨酸鲸蜡醇酯化物25份、羧甲基-β-环糊精5份、PEG-60氢化蓖麻油5份、聚天门冬氨酸2份、聚葡萄糖2份、水300份；所述焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物由焦谷氨酸与鲸蜡醇经酯化反应制得，所述焦谷氨酸、鲸蜡醇的摩尔比为1:1.1，其具体制备方法为:先将焦谷氨酸和鲸蜡醇混合后加无水乙醇溶解制成过饱和溶液，并滴加浓硫酸调节溶液pH至酸性，再加热至回流状态保温搅拌反应，反应结束后经减压浓缩回收乙醇，浓缩剩余物经真空干燥至恒重，最后经粉碎机制成粉末，即得焦谷氨酸-鲸蜡醇酯化物。
预清理处理后对钢管进行焊前预热焊后保温处理，焊前对焊接坡口两侧100mm范围内的覆盖热影响区预热至200℃，焊接后将钢管加热到180℃，并保温2小时。本发明通过焊接前对钢管焊接处进行预清理处理，有效清除了焊接处的粉尘、油污、水分等影响焊缝质量的因素，进一步通过对钢管进行焊前的预热处理，不仅防止已清理过的焊接处被再次污染影响焊缝质量，还减小了钢管的收缩应力，同时还能促使焊缝中氢的逸出，有效避免了气孔和裂纹的产生，从而改善了焊缝的耐超低温冲击性能，使制备的直缝埋弧焊钢管整体强度高，机械化程度高，保证了直缝埋弧焊钢管各项性能完全符合风电单桩项目的使用要求。
表一 为海上风电单桩基础用直缝埋弧焊钢管焊接参数：
根据GB/T 2652-2008焊缝及熔敷金属拉伸试验方法标准要求，性能指标测试结果见表2：
根据ASTME190-2014焊缝塑性的导向弯曲试验的标准试验方法标准要求，性能指标测试结果见表3：
根据GB/T 229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法标准要求，性能指标测试结果见表4：
对照例2
本对照例与实施例1中海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管制备工艺基本相同，不同的是，进行环缝焊接及纵缝焊接前仅对焊接节点进行预热处理不进行预清理处理，其余不变，制备海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管。
根据GB/T 2652-2008焊缝及熔敷金属拉伸试验方法标准要求，性能指标测试结果见表5：
根据ASTME190-2014焊缝塑性的导向弯曲试验的标准试验方法标准要求，性能指标测试结果见表6：
根据GB/T 229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法标准要求，性能指标测试结果见表7：
对照例3
本对照例与实施例1中海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管制备工艺基本相同，不同的是，进行环缝焊接及纵缝焊接前对焊接节点均不进行预清理及预热处理，其余不变，制备海上风电导管架基础用直缝埋弧焊钢管。
根据GB/T 2652-2008焊缝及熔敷金属拉伸试验方法标准要求，性能指标测试结果见表8：
根据ASTME190-2014焊缝塑性的导向弯曲试验的标准试验方法标准要求，性能指标测试结果见表9：
根据GB/T 229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法标准要求，性能指标测试结果见表10：
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。