[发明专利]管线钢焊接、热处理以及轧制一体成型方法

说明书

本发明公开了一种管线钢焊接、热处理以及轧制一体成型方法，包括两段母材以及以下成型步骤：步骤一：采用摩擦焊接的方式将两段所述母材焊接成一体的粗胚管线钢；步骤二：打磨焊缝；步骤三：对焊接接头加热并自然冷却；步骤四：利用轧制机组对所述粗胚管线钢依次进行粗轧、精轧和终轧。本发明的有益效果是：母材通过摩擦焊的方式连接，并对焊接区域采取了热处理，焊后的熔合区、热影响区与母材组织结构的一致性更好，从而使得轧制后各区域的晶粒尺寸趋于一致，焊缝位置不会出现起泡、缩松、裂痕等制造缺陷，显著地提升了管线钢的成型质量。

技术领域

本发明涉及一种管线钢成型方法，具体涉及一种管线钢焊接、热处理以及轧制一体成型方法。

背景技术

管线钢是微合金钢中最典型的钢种，具体指用于输送石油、天然气等管道所用的一类具有特殊要求的钢种，根据厚度和后续形成等方面的不同，可由热连轧机组、炉卷轧机或中厚板轧机生产，经螺旋焊接或UOE直缝焊接形成大口径钢管。

管线钢的成型工艺中，轧制工艺使用最为广泛，在现有技术中，管线钢轧制普遍采用工序分散原则进行流水线的布置，为使精轧后的管线钢接近于石油、天然气等管道所用的展开材料，往往需要对钢段进行焊接，而目前的焊接方式存在较多缺陷，会对管线钢后续的生产工序产生不利的影响；有人采用金相、扫描电镜断口等对焊接接头各个区域的组织和性能进行分析，发现内外焊缝区组织均为针状铁素体，热影响区粗晶区晶粒粗化严重，主要组织为粒状贝氏体和贝氏体铁素体，在原奥氏体晶界和贝氏体板条内部存在块状或条状的马氏体-奥氏体组元；热影响区冲击功离散性较大，扫描电镜断口分析呈现典型的解理断裂特征；焊接接头抗拉强度805-815MPa，断裂位置均在热影响区；焊接接头反弯试样易在热影响区出现裂纹和脆断现象；热影响区硬度在220-250HV之间，较母材下降30HV左右。可以看出:热影响区是管线钢焊接接头的薄弱环节，因此，在管线钢成型的后续粗轧、精轧、终轧等工序中，焊接接头位置容易出现起泡、缩松、裂痕等制造缺陷，管线钢的成型质量有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种管线钢焊接、热处理以及轧制一体成型方法，以解决现有技术中，在管线钢的后续处理工序中易产生起泡、缩松、裂痕等制造缺陷的技术问题。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种管线钢焊接、热处理以及轧制一体成型方法，包括两段母材，其关键在于，还包括以下成型步骤：

步骤一：采用摩擦焊接的方式将两段所述母材焊接成一体的粗胚管线钢；

步骤二：打磨焊缝；

步骤三：对焊接接头加热并自然冷却；

步骤四：利用轧制机组对所述粗胚管线钢依次进行粗轧、精轧和终轧。

采用上述方法，采用摩擦焊接方式对母材进行连接，最大的优势是保持焊接接头与母材材料成分的一致性，从而保持管线钢在使用过程中性能的一致性；对焊接区域进行与管线钢生产时一样的热处理方式，可使焊后的焊接接头、热影响区与母材组织结构基本一致，随着轧制时延伸系数的增加，焊接部位粗大的晶粒得到细化，轧制变形后，随着轧制延伸系数的增大，焊接时的脱碳层变长、变薄，碳原子从基体向贫碳的焊接区扩散，使焊缝组织中珠光体含量增加。随着焊接部位碳含量的增加和晶粒的细化，焊接部位的组织逐渐趋向于基体，力学性能上与基体的差距也逐渐缩小。当然，在轧制阶段焊缝位置也不会出现起泡、缩松、裂痕等制造缺陷，从而使管线钢的成型质量更好。

作为优选：在所述步骤一中，还包括衔接段，两段所述母材通过焊接装置一体摩擦焊接在衔接段的两侧。采用上述方法，在两段母材之间增设衔接段，在摩擦焊接时，仅需要让衔接段高频率的往复运动即可使两段母材与衔接段连接为一体，克服了质量较重的钢质母材不便于摩擦焊接的技术问题，具有技术手段新颖、工艺方法巧妙的技术优势，市场应用前景广阔。

作为优选：在所述步骤二中，使用砂轮机同步打磨衔接段与母材之间上下两侧的焊缝。采用上述方法，便于实施。