HFW的工艺研究
曾海华等
【摘要】HFW钢管在近几年应用上有了大量的进步，这个与管网支线需要、钻井需要及HFW钢管的生产速度快、外观质量好、焊缝质量达到要求有关，但是壁厚、材质均不高，此次针对￠356×14材质X65矿浆运输管线，结合制管工艺、加强成型、焊接及焊后在线热处理的质量控制，满足矿浆管线对HFW焊管的高要求。
【关键词】HFW钢管；焊缝质量；成型；焊接；热处理
1.HFW钢管主要介绍
（1）HFW钢管成型方式用很多种，由于技术在不断的更新，目前NAKATA设计的FFX成型方法，深得业内人士好评，此次￠356×14矿浆管线的生产应用的就是NAKATA的轧机。
HFW钢管的焊接工艺是采用高频电流产生的集肤效应原理把就卷板边缘进行加热至熔融状态，在通过机械挤压方法进行焊接。高频焊接示意图（见图1）。
（2）HFW钢管主要质量指标——焊缝冲击韧性。
通过HFW钢管的工艺生产的焊缝中心会出现一条白色熔合线、熔合线两侧的热影响区会产生由中部向内外表面方向延伸的金属流线，熔合线、金属流线、腰鼓的数值能既能对焊缝质量提前做出判断也能为生产提供依据。如图2，
影响焊缝冲击韧性的主要因素有：原料的理化性能、原料的晶粒度及非金属夹杂物、焊缝热处理条件、成型条件、焊接条件。
2.￠356×14调试过程
2.1首先进行卷板检验（见表1、表2、表3）。
（1）金相实验：晶粒度11级、无夹杂物、无偏析。
原料检验合格、投料生产。
2.2调试过程（见表4）：
2.2.1初步调型要求将焊缝调整对称，使内外毛刺大小一样。达到工艺要求的挤压量，做金相实验如图3。
从金相分析，上面腰鼓较宽，腰鼓中心不对称，内流线角度偏大，由此可判断在焊接的时候，板边呈V型，需调整挤压辊上辊，使在两板边在焊接时平行接触，并且将错边消除。同时微调挤压辊侧辊，保证外观质量。
调整后图片（见图4）。初步调型完成，加上在线热处理，进行第一次工艺评定实验，
实结果（见表5、表6）。
实验不合，从拉伸断口观察，貌似存在夹杂物，再次确认金相在没未酸洗时，确实在焊缝熔合线处发现夹杂物（如图6）。
在观察热处理后组织时，发现组织不均匀（如图7）。
2.2.2经过以上的特征，做出一下分析：（1）焊缝中夹杂物未挤干净，应加大挤压量；成型不充分，使管坯在运行中不稳定，应加大工作宽度，板边有毛刺、不整齐时常出现打火现象，应加以消除。（2）焊接状态不对，趋近于第三种焊接状态（融合点在挤压点后）即是焊接开口角偏大，（经测量开口角大于5°）应调小。（3）热处理温度不够，应增加预热温度（见表7）。
实验结果（见表8、表9）。如图8。金相实验：无夹杂物、组织均匀，如图9。
2.2.3通过实验虽然合格，但是焊缝的韧性冲击存在离散性，不稳定，再次进行现场数据测量，融合点离挤压点大约为25mm，开口角为2.6°相比较有点小，趋于第一种焊接状态，外毛刺形状不均匀。
金相测量数据：腰鼓中心对称宽度为4mm、流线分布均匀（外流线角度约为45～50°，内流线角度约为65～70°）、熔合线宽度约为0.1mm，说明在焊接、成型趋于稳定状态。为了进一步提高焊缝冲击值，做出第3次工艺修订，
具体对开口角（应略微增大，应增加到3～3.5°）、在成型稳定情况下，提高焊接速度、再增加一台热处理（使热处理更稳定）（见表10）。
硬度测定压痕位置图（见图11）。
实验结果完全满足甲方要求，几乎接近母材性能，因此工艺3评定合格，可以满足连续生产。
3.结束语
从此3种工艺制定及修订，可以得出提高HFW钢管焊缝质量有以下几点：
3.1原料母材的性能对焊缝性能有较大关系。
3.2成型：钢带边缘成型的好坏直接影响焊接质量，因此成型要稳定，使钢带两边在进入挤压辊前进行平行，保证“I”型进行焊接，保证板边干净，防止打火，造成瞬间短路，影响能量输入。
3.3开口角：开口角大小的选择与材料强度、厚度及挤压量有关，一般认识3～6°，但具体情况还是要注意观察融合点和挤压点之间的位置，理想状态是融合点在挤压点10～15mm范围内，这样才有利于氧化物及夹杂物的排出，提高焊缝冲击韧性。
3.4焊接速度：在成型、焊接达到稳定、设备承受范围内，提高焊接速度，有利于焊接温度的稳定，加快氧化物及夹杂物排出。
3.5从金相实验中得出影响质量的因素，准确地指导生产。
【摘要】HFW钢管在近几年应用上有了大量的进步，这个与管网支线需要、钻井需要及HFW钢管的生产速度快、外观质量好、焊缝质量达到要求有关，但是壁厚、材质均不高，此次针对￠356×14材质X65矿浆运输管线，结合制管工艺、加强成型、焊接及焊后在线热处理的质量控制，满足矿浆管线对HFW焊管的高要求。
【关键词】HFW钢管；焊缝质量；成型；焊接；热处理
1.HFW钢管主要介绍
（1）HFW钢管成型方式用很多种，由于技术在不断的更新，目前NAKATA设计的FFX成型方法，深得业内人士好评，此次￠356×14矿浆管线的生产应用的就是NAKATA的轧机。
HFW钢管的焊接工艺是采用高频电流产生的集肤效应原理把就卷板边缘进行加热至熔融状态，在通过机械挤压方法进行焊接。高频焊接示意图（见图1）。
（2）HFW钢管主要质量指标——焊缝冲击韧性。
通过HFW钢管的工艺生产的焊缝中心会出现一条白色熔合线、熔合线两侧的热影响区会产生由中部向内外表面方向延伸的金属流线，熔合线、金属流线、腰鼓的数值能既能对焊缝质量提前做出判断也能为生产提供依据。如图2，
影响焊缝冲击韧性的主要因素有：原料的理化性能、原料的晶粒度及非金属夹杂物、焊缝热处理条件、成型条件、焊接条件。
2.￠356×14调试过程
2.1首先进行卷板检验（见表1、表2、表3）。
（1）金相实验：晶粒度11级、无夹杂物、无偏析。
原料检验合格、投料生产。
2.2调试过程（见表4）：
2.2.1初步调型要求将焊缝调整对称，使内外毛刺大小一样。达到工艺要求的挤压量，做金相实验如图3。
从金相分析，上面腰鼓较宽，腰鼓中心不对称，内流线角度偏大，由此可判断在焊接的时候，板边呈V型，需调整挤压辊上辊，使在两板边在焊接时平行接触，并且将错边消除。同时微调挤压辊侧辊，保证外观质量。
调整后图片（见图4）。初步调型完成，加上在线热处理，进行第一次工艺评定实验，
实结果（见表5、表6）。
实验不合，从拉伸断口观察，貌似存在夹杂物，再次确认金相在没未酸洗时，确实在焊缝熔合线处发现夹杂物（如图6）。
在观察热处理后组织时，发现组织不均匀（如图7）。
2.2.2经过以上的特征，做出一下分析：（1）焊缝中夹杂物未挤干净，应加大挤压量；成型不充分，使管坯在运行中不稳定，应加大工作宽度，板边有毛刺、不整齐时常出现打火现象，应加以消除。（2）焊接状态不对，趋近于第三种焊接状态（融合点在挤压点后）即是焊接开口角偏大，（经测量开口角大于5°）应调小。（3）热处理温度不够，应增加预热温度（见表7）。
实验结果（见表8、表9）。如图8。金相实验：无夹杂物、组织均匀，如图9。
2.2.3通过实验虽然合格，但是焊缝的韧性冲击存在离散性，不稳定，再次进行现场数据测量，融合点离挤压点大约为25mm，开口角为2.6°相比较有点小，趋于第一种焊接状态，外毛刺形状不均匀。
金相测量数据：腰鼓中心对称宽度为4mm、流线分布均匀（外流线角度约为45～50°，内流线角度约为65～70°）、熔合线宽度约为0.1mm，说明在焊接、成型趋于稳定状态。为了进一步提高焊缝冲击值，做出第3次工艺修订，
具体对开口角（应略微增大，应增加到3～3.5°）、在成型稳定情况下，提高焊接速度、再增加一台热处理（使热处理更稳定）（见表10）。
硬度测定压痕位置图（见图11）。
实验结果完全满足甲方要求，几乎接近母材性能，因此工艺3评定合格，可以满足连续生产。
3.结束语
从此3种工艺制定及修订，可以得出提高HFW钢管焊缝质量有以下几点：
3.1原料母材的性能对焊缝性能有较大关系。
3.2成型：钢带边缘成型的好坏直接影响焊接质量，因此成型要稳定，使钢带两边在进入挤压辊前进行平行，保证“I”型进行焊接，保证板边干净，防止打火，造成瞬间短路，影响能量输入。
3.3开口角：开口角大小的选择与材料强度、厚度及挤压量有关，一般认识3～6°，但具体情况还是要注意观察融合点和挤压点之间的位置，理想状态是融合点在挤压点10～15mm范围内，这样才有利于氧化物及夹杂物的排出，提高焊缝冲击韧性。
3.4焊接速度：在成型、焊接达到稳定、设备承受范围内，提高焊接速度，有利于焊接温度的稳定，加快氧化物及夹杂物排出。
3.5从金相实验中得出影响质量的因素，准确地指导生产。
