[实用新型]一种提高HFW焊管热轧后强韧性的在线控冷装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高频直缝焊管制造技术领域，具体涉及一种提高HFW焊管热轧后强韧性的在线控冷装置。

背景技术

在油井管制造工艺中，无论是无缝管还是HFW（High Frequency Welding）焊接管，为了提高生产效率，使管径和壁厚改变易于控制，一般要采用热张力减径工艺技术，对毛坯管进行加热状态下的热机械轧制和拉拔，由于热轧后组织重新发生奥氏体化，其后的相变若不加以控制，便会造成管体内部组织粗大，导致强度和韧性大幅下降，难以满足油气钻采现场使用要求。为了解决这个问题，除采用合金化之外，还需要将轧制成的成品管进行离线热处理，如淬火及回火处理，这样必将增加庞大的热处理设备，同时需要消耗大量的资源及能源。

为了解决这个矛盾，节约资源及能耗，降低成本，可考虑充分利用钢管热轧后的余热进行在线热处理（在线控制冷却甚至在线淬火），将变形强化和相变强化结合进行，实现管材热轧后的组织转变和性能有效调控，降低能耗及生产费用。虽然控轧控冷技术已成功应用到板带材及线棒材领域，但迄今为止，仍未见HFW焊管热轧后在线控冷的可靠装置的相关报道。存在的难题在于冷却均匀性的控制，由于钢管截面形状的特殊性导致冷却过程中难以确保沿钢管轴向、周向及壁厚方向的冷却均匀性；因此，钢管在线控冷技术被普遍认为是工程界难题。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种提高HFW焊管热轧后强韧性的在线控冷装置，将HFW焊接母管经热轧减径后、仍在管材相变温度A_c3以上的管坯经过在线控冷装置，进行控制冷却，不但实现了沿钢管周向、轴向及壁厚方向的冷却均匀性，而且通过合理的冷却工艺控制，有效控制管材组织转变，实现晶粒细化及抑制带状偏析，得到所需的组织，如贝氏体、甚至马氏体等，提高了全管体的强度和韧性，获得良好的综合性能，同时节约成本、降低资源及能源消耗。

本实用新型的技术解决方案：一种提高HFW焊管热轧后强韧性的在线控冷装置，包括变频水泵、喷水器、喷嘴和传动装置；所述喷水器呈环形结构，喷水器的进水管与变频水泵的出水口连接，喷水器内壁沿周向均布喷嘴；所述传动装置设置在喷水器之间，驱动HFW焊管以一定速度旋转前进。

所述喷嘴为直线型空心锥形喷嘴, 喷嘴的喷射区域呈圆环形,通过可调球形接头沿喷水器内壁周向均布两排,且喷嘴喷射方向的垂直夹角为10~20°，使喷嘴的喷射方向与钢管前进方向呈一定夹角。

所述喷水器以不小于1.2米的间距均匀布置，使钢管以多级“冷却-快速回温-再冷却-再快速回温”的阶梯式冷却方式快冷到所需温度，减小钢管内外壁的冷速梯度，确保钢管壁厚方向的冷却均匀性。

所述传动装置通过控制传动电机和可调倾角的V型斜辊控制钢管旋转前进的速度和转速。

本实用新型具有的优点和效果：

1、本实用新型通过对在相变点温度以上的经济型HFW焊管，实施在线控冷处理，提高HFW焊管的综合力学性能。在确保获得优异的综合性能的前提下降低了成本、节约了资源。

2、本实用新型通过控制钢管通过方式、调整喷淋水压力和流量、合理选择喷水器开启策略、调整喷嘴喷射角度等多种方式，实现全管体均匀冷却且满足不同钢种、规格及冷却工艺要求，实现连续化批量生产。

3、本实用新型环形结构的喷水器以一定间距均匀排布，使钢管以多级“冷却-快速回温-再冷却-再快速回温”的阶梯式冷却方式冷到所需温度，减小钢管内外壁的冷速梯度，确保钢管壁厚方向的冷却均匀性。

4、本实用新型喷嘴的喷射区域呈圆环形，使冷却过程中钢管直接受冷却水喷淋区域能够快速回温，实现整个钢管外壁不同部位冷速梯度小，同时喷射方向与钢管前进方向呈一定夹角，避免管端进水致使仍在A_c3以上温度的钢管头部相对于管体中、尾部冷速过快，引起钢管头部过冷与中尾部奥氏体固态相变程度不一致的问题，确保钢管轴向的冷却均匀性。

5、本实用新型通过控制传动电机和可调倾角的V型斜辊控制钢管旋转前进的速度和转速，确保钢管周向的冷却均匀性。

附图说明

图1为本实用新型的在线控冷装置结构示意图；

图2为本实用新型喷水器结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本实用新型喷嘴结构示意图； 

具体实施方式