烤煨碳钢管怎么煨弯

烤煨碳钢管怎么煨弯

弯管是长距离油气输送管道的重要组成部分，弯管的受力较直管复杂。弯管质量的好坏将直接影响到管道的安全运行，国内外管道的失效事故中有许多是因弯管质量问题所造成的，因此弯管的生产及质量性能控制一直是人们所关心的关键问题。目前国内外油气长输管道用钢管均使用控轧钢制造，为保证管道用弯管与干线钢管对接焊缝的焊接质量，弯管均已采用同钢级控轧钢管弯制。国内外公认，控轧钢再一次受热，其控轧控冷效应将会受到不同程度的影响，若热弯工艺制度控制不当，其强度（特别是屈服强度）将会损失1/3～1/2，严重时还会开裂。因此，对控轧钢热煨弯管的生产，特别是高强度控轧钢热煨弯管的生产，必须综合考虑影响热煨弯管质量性能的多种因素，对一些关键问题进行分析研究。
2 热煨弯管用母管要求
热煨弯管用母管的化学成分、质量性能对热弯工艺及热弯管的性能有很大的直接影响。母管的化学成分设计、性能、结构组织等直接决定着热煨弯管的质量性能，国内外都十分重视热煨弯管用母管的质量性能，提出了明确的要求。但由于热弯工艺、弯管生产设备及控制技术的不同，对热煨弯管用母管的质量性能要求存在一定的差异，也存在不同的看法。
比利时的Fabricon弯管厂认为，对热煨弯管用母管不必提特殊要求，只要热煨弯管用母管的化学成分、质量性能与干线用钢管相同，就可以保证弯制出与干线用钢管性能一致的合格弯管。
欧洲钢管公司与意大利ILVA钢铁公司认为，必须对热煨弯管用母管提出成分和性能要求。母管的化学成分和性能均与干线管不同，取决于热弯工艺和设备，由热煨弯管生产厂提出具体要求。关键在于调整母管的化学成分，使之适合热处理的需要，取得强化效果。
日本住友钢铁公司、新日铁公司及第一高周波公司（DHF）认为，需要根据热煨弯管的性能要求调整母管的化学成分，并适当提高性能指标和控制碳当量。
碳当量也是一个重要的影响因素。碳当量高，淬硬性好，热煨后弯管的强度高，，但是弯管的可焊性和韧性相对较差。根据弯管的性能要求，国外控轧钢热煨弯管原材料钢管的碳当量一般控制在0.35～0.43%范围内。
热煨弯管用母管的机械性能对热煨弯管的性能有直接影响。母管化学成分设计只是决定母管性能的必要条件，还不是充分条件。钢板（卷）的轧制工艺，如轧制温度、轧制道次及压下量等，以及制管工艺都对母管的最终机械性能有直接影响，同一种成分设计的钢，因控轧工艺与制管工艺的不同或差异，可得到强度级别不同的控轧钢管。用同一强度级别的控轧钢管做母管，由于原轧板轧制工艺不同，即使采用相同的弯管弯制工艺，所生产的弯管力学性能也将会不同。因此，对热煨弯管用母管的要求，除了重视化学成分设计要求外，还必须十分重视热煨弯管用母管的机械性能要求，以此来间接控制轧制工艺与制管工艺，使母管的性能较均衡，最终保证热煨弯管的性能差异不大。
3 热弯工艺方案
对于感应加热煨制弯管，其弯制工艺方案一般可归纳为淬火(高温加热与快速水冷)+回火与淬火免回火两大类共四种类型，其中淬火又分为整体淬火与局部淬火（只是弯曲部分淬火）两种类型。如图3。
图3 热煨弯管弯制工艺
每一种热弯工艺都有一定的适用范围和局限性，没有国内外都统一的、普遍适用的热弯工艺模式，在具体的热煨弯管弯制中，需要根据热弯管的性能要求、管径与壁厚大小、热弯设备及控制技术等具体情况选取不同的热弯工艺，并制订合适的热弯工艺参数，才能保证弯制出合格的弯管。
采用淬火(高温加热与快速水冷)+回火工艺生产热煨弯管，其整体质量比较稳定，由于该工艺对弯管进行了整体回火处理，有利于提高弯管的韧性指标；消除弯管加工中造成的残余应力，但采用该工艺往往需要对弯管的母管进行专门的设计，例如针对弯制设备和弯制工艺参数的不同，适当调整母管的化学成分。该工艺较复杂，生产成本也较高。
淬火免回火工艺由于不需要对弯管进行整体热处理，工艺相对比较简单，是一种有效降低热煨弯管生产成本的工艺方法。采用免回火工艺时，弯制弯管的母管与干线管的成分和主要力学性能基本相同，一般需要适当提高母管的屈服强度。该工艺在热弯管的弯曲部份和直管段之间存在着一个加热温度过渡区，会影响此区域管材的力学性能。为此有的热弯厂采用连续加热和冷却（即整体淬火）的工艺方法，以消除此过渡区。
4 感应加热温度
感应加热煨制弯管实质是一个淬火过程，感应加热温度是影响热煨弯管性能的最主要参数之一。由于油气管道用控轧钢都是低碳微合金钢，微合金元素，特别是Mo、Ni、Nb、V、Ti等合金元素对热煨弯管的性能影响很大，影响也很复杂。研究表明，Mo、Cr、Ni、Cu是提高淬透性最为有效的元素。而V、Ti的影响较复杂，如果它们溶解在铁素体基体里则有利于淬透性，但如形成碳化物或其它稳定化合物则对淬透性不利。Nb能够抑制奥氏体晶粒的长大，使钢的强度高、韧性好。然而，在一定程度上Nb（C，N）的溶解对获得高强度有不利影响。试验研究表明，随着温度的增加，含Nb钢的奥氏体晶粒尺寸明显增大。因此，从热煨弯管的强度和韧性均衡考虑，必须针对不同成分，特别是微合金元素含量的母管，研究确定适宜的感应加热温度。一般认为，低C含Nb微合金控轧钢的最佳加热温度范围在950～1050℃。图4显示了加热温度对弯管性能的影响。
图4 感应加热温度对弯管性能的影响