[发明专利]大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺

说明书

本发明涉及钢制承压设备管件制造领域，尤其是一种成型后不允许机加工修复、内径有严格质量要求的大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺，工艺主要包括：坯管制造、表面处理、机加工、内壁高温喷涂、过渡区高温熔敷和精加工等工序。不需要增加无缝管下料余量和壁厚，直接利用厚壁无缝管管加工成坯管，经过表面处理、机加工、内壁高温喷涂、过渡区高温熔敷和精加工等工序，即可一次加工成型，无需返修或再加工。管件补强效果好，内表面光洁度高、均呈亚应力状态，不容易产生过高峰值应力和残余应力，机械强度和耐腐蚀性能好。尤其适合工作压力10MPa～100MPa、直径≥400mm、壁厚≥30mm的鼓型、Y型、十字型等大直径厚壁不规则机械压制管件的加工制造。

技术领域

本发明涉及钢制承压设备管件制造领域，尤其是一种成型后不允许机加工修复、内径有严格质量要求的大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺。

背景技术

石油炼化、电力、热力和化工等领域钢制承压设备强度要求较高，受温度、磨损、结垢和化学腐蚀等作用，在承压设备管件连接处容易发生破损、腐蚀或泄漏，引起生产和公共安全事故，因此对钢制压力容器及其连接管件的质量要求越来越高。钢制压力容器连接处是整个承压设备中较薄弱的环节，除受内部介质的压力、温度和外部荷载作用外，还承受自身内部弯矩、扭矩作用，受力状态比较复杂，尤其是T型、Y型、鼓型、十字型或叉型等不规则异形管件过渡区应力峰值较大，按照设计和加工要求，连接部位过渡区均需要进行金属补强。但多数机械压制管件过渡区金属补强面积很难达到要求。承压设备用大直径厚壁不规则高压机械压制管件质量要求高、制造难度大，加工成本高、生产效率低，不合格率较高。由于该类特殊管件制造成本和废品率均较高，必须进行修复后才能达到要求。实际目前此类非标管件的制造过程主要有两部分：一是管件的制造；二是管件的修复，直至符合要求。但对于有特殊交货状态要求，不允许机加工修复或热处理等的特殊承压设备管件，则该方法不允许使用。随着管件直径、壁厚、强度和工作压力的增加，工作压力为10MPa～100MPa、直径≥400mm、壁厚≥30mm的异形管件加工制造难度和加工成本更高。为达到强度和金属补强面积要求，生产中通常采用增加钢管下料余量、增加管件壁厚或采用大直径高强度无缝管整体锻制的方法提高管件连接过渡区强度，即增加了制造成本和加工难度，又造成原材料的浪费，虽然厚度和强度有所增加，但管件壁厚增加、内径减小，接头焊接难度增加，若连接管件有内径严格要求，则废品率更高。

对于成型后不允许机加工修复和内径有严格质量要求的大直径厚壁不规则高压机械压制管件，目前常用的管件制造工艺已经不再适合。不规则异型管件的制造工艺主要有：焊接、锻造和热压拔制等三种常用方法。由于直径和厚度较大，采用焊接方式难度较大，连接处焊接残余应力较大，焊缝容易产生气孔、夹渣或未焊透等质量缺陷，难以保证加工质量，承压能力较小。整体锻造方式加工直径小，使用和维护成本高。热压拔制方式加工直径较大，强度较高，但压力机吨位高，工序复杂、热处理工艺要求高，受模具和金属流动规律影响，过渡区域金属补强面积非常有限，实际多数仍旧未达到设计要求。管件的修复方法主要有：补焊或堆焊等常用方法。补焊或堆焊时，首先需要对管件表面进行机械打磨再行焊接，容易在过渡区域形成较大焊接残余应力，且存在气孔、夹渣、未焊透等焊接质量缺陷。对于内壁有加工质量要求的管件，由于焊接质量表面不均匀，需要进行二次加工、热处理和表面强化，即增加了工艺复杂程度，又容易引起管件机械性能和加工质量下降，加速过渡区域产生应力腐蚀。尤其堆焊修复方法，如焊材选择与母材不匹配，焊接表面极容易出现微裂纹，并迅速扩展至母材，导致管件容易产生应力腐蚀、延迟开裂，过早发生疲劳断裂失效，达不到使用安全要求。

发明内容