80钢级螺旋埋弧焊钢管试制QC成果报告

1、X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制单 位：中国三冶集团有限公司小组名称：X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制QC小组X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.目 录单位及小组简介选择课题 目标设定活动计划 提出方案，选择最佳方案 制定对策方案实施 效果验证 标准化 总结回顾及下步打算 X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.一、单位简介 中冶

2、辽宁德龙钢管有限公司，隶属于中国冶金科工集团下属中国第三冶建设集团公司，主要从事焊接钢管生产。公司拥有五条螺旋埋弧焊机组及一条高频电阻焊机组，年生产能力40万吨。 此次用于试制X80级螺旋埋弧焊钢管的1626螺旋焊管生产线是2011年7月建成的，以生产高质量、高钢级为主的生产线，总投资1.5亿元。X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制小组简介小组名称本次活动时间小组人数小组成立时间X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制QC小组2011年12月-2012年6月102011年12月序号姓名学历小组职务职称/岗位组内分工1王桂民研究生组长高级工程师整体策划2马露涛研究生副组长高级工程师方案制定、组织组内活动3赵锡福本科

3、组员高级工程师技术指导4冯玉石本科组员工程师技术指导5唐楠竹本科组员质检站负责人质量监督检验6刘薇本科组员理化中心负责人质量监督检验7赵旭本科组员设备部负责人方案实施8王北阳大专组员车间负责人方案实施9郑修勇大专组员调型负责人方案实施10杨健研究生组员工程师资料收集、整理小组成员都接受过TQC教育X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.二、选择课题选题背景： X80钢级的螺旋钢管，因其钢级适中、强度高、口径大和经济实用等特点广泛应用于我国油气输送管道建设中，成为西气东输二线等长输管线首选用管。西气东输二线管道工程全长8653k

4、m,其中X80钢级1219mm18.4mm螺旋焊管使用比例达到了72%. 开发X80钢级的螺旋钢管可以有较好的市场前景。 1626螺旋焊管生产线建成前，由于设备条件限制，只能生产最高钢级X70级的螺旋埋弧焊钢管，为了获得X80钢级螺旋埋弧焊钢管的生产许可，我公司决定试制X80级螺旋埋弧焊钢管，于2012年3月9日组织相关专业技术人员和现场相关操作人员召开了X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制QC小组首次会议。X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.问题调查 试制121918.4-X80钢级螺旋缝钢管 X80生产工艺与X70生产工艺有很

5、大差别，需在试制过程中摸索确定。 试制X80钢级螺旋埋弧焊钢管对生产线设备的强度和性能要求高，需做适应性设备改造。生产X80钢级的原材料：卷板、焊丝、焊剂等在采购时需与工艺结合确定。X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.三、目标设定 试制的121918.4-X80级管线钢管符合美国石油协会 API SPEC 5L 管线钢管规范（第44版）标准的要求。X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.目标可行性分析 制图人：杨健 时间：2012年3月9日X80钢级螺旋埋

6、弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.四、活动计划制表人：杨健 时间：2012年3月9日X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 X80试制方案焊丝焊剂均为大西洋产手动跟踪自动跟踪焊丝（湖北猴王）焊剂（林肯2种牌号混合）普通焊速高焊速原材料选择方案设备改造方案工艺方案确定易产生未焊透缺陷生产效率高准确率高不易产生未焊透缺陷生产效率低焊接线能量高不利于提高冲击韧性及减少裂纹产生对焊缝坡口要求精度高应变速度快焊接线能量低有利于提高冲击韧性及减少裂纹准确

7、率低对焊缝坡口精度不要求应变速度慢操作精度要求高需熟练人眼容易疲劳价格昂贵要求操作精度高（焊剂采用林肯2种焊剂混合配比需大量试验）焊接质量好焊丝焊剂均为大西洋产相容性好价格便宜操作简便专为X80以上级管线钢开发风险大（如焊剂混合不合理易产生焊接缺陷）运用PDCA循环，想好了再做头脑风暴法制图人：马露涛 时间：2012年3月9日X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 X80试制方案工艺方案原材料选择方案设备改造方案X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROU

8、P CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 工艺方案高焊速 生产效率高20%有利于提高焊接线能量低冲击韧性及减少裂纹易产生未焊透缺陷 普通焊速 生产效率低 不利于提高焊接线能量高冲击韧性及减少裂纹 不易产生未焊透缺陷制图人：马露涛 时间：2012年3月13日X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 递送台成型角66242切环试验合格标准90mm08辊角度66242错边量（mm）1.471辊距中值A（mm）51.5撅嘴（mm）1.53辊距中值B（mm）143.7钢管直度（mm）24mm/12m1辊倾

9、角（）15.1管端椭圆度（mm）7.313辊倾角（）21.5管体椭圆度（mm）14.621辊高度（mm）430管端周长范围（mm）3829-3830-38353#辊高度（mm）460.5管体周长范围（mm）3817-3830-3841铣边后板宽B（mm）15101钢管两端直径之差（mm)2.0板厚T（mm）18.4+1.28 -0368钢管定尺长度（mm）12025+200钢管直径（mm）12192#辊压下量（mm）5-71、高速焊接工艺-成型工艺方案工艺要求：开环试验弹复量控制在30-50mm，轴向位移和径向位移尽可能小。X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURG

10、ICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 2、高速焊接工艺-焊接工艺方案方案焊接速度(m/min)内焊外焊直流交流直流交流电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)11.0-1.11100120033365006003438105011503336500600343821.31250130033375006003438120012503337500600343831.5-1.613501450333750060034381300140033375006003438X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURG

11、ICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 3、高速焊接工艺-坡口角度方案 方案一：坡角度60度方案二：坡角度90度X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.内焊点位于咬合点前方5-15mm范围内，外焊点处于钢管成型后15个螺距位置。4、高速焊接工艺-内、外焊接位置方案 五、提出方案，选择最佳方案 X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.实施效果（见图9） 类型参数外焊内焊焊缝余高(h)1.5mm1.5mm焊缝熔宽(b)19mm18mm焊缝

12、成型系数(=b)1.3-1.5过渡角()135重合量(c)1.8-2.5mm内焊马鞍形深度(e)小于1Omm五、提出方案，选择最佳方案 5、高速焊接工艺-焊缝形状方案 X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 设备改造方案自动跟踪应变速度快准确率高20%操作精度要求高需熟练对焊缝坡口要求精度高 手动跟踪应变速度慢准确率低人眼容易疲劳对焊缝坡口精度不要求制图人：马露涛 时间：2012年3月13日X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.五

13、、提出方案，选择最佳方案 1、设备改造方案-焊缝跟踪系统由手动改自动我公司采用英国Meta公司Vistaweld双激光焊缝跟踪系统.传感器工作原理图X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 2、设备改造方案-内、外焊枪适应高速焊接改造 需改造的内焊调整装置需改造的外焊调整装置X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 原材料采购方案焊丝焊剂均为大西洋产 价格每吨高1000元左右 专为X80以上级管线钢开发准确率

14、高操作简便焊丝焊剂均为大西洋产相容性好焊丝（湖北猴王）焊剂（林肯2种牌号混合）价格便宜要求操作精度高（焊剂采用林肯2种焊剂混合配比需大量试验）焊接质量好 风险大（如焊剂混合不合理易产生焊接缺陷） 制图人：马露涛 时间：2012年3月13日X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 原材料采购方案焊丝焊剂牌号产地牌号产地方案一CHW-SG4自贡大西洋焊丝制品有限公司CHF102GX自贡大西洋焊丝制品有限公司方案二MK680GX-湖北猴王焊材有限公司SJ101G+ 995N林肯焊剂公司（郑州合力公司）焊剂要

15、求：焊剂选择氟碱型和铝碱型混合的渣系，氟碱型渣系是为保证焊缝冲击韧性，铝碱型渣系为保证焊接工艺性能。焊丝成分要求：焊丝采用低碳、高锰的合金化设计。X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.五、提出方案，选择最佳方案 确定最佳方案 制图人：马露涛 时间：2012年3月13日X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.六、制定对策序号对策目标措施地点完成时间负责人1原材料复检符合X80级要求理化性能检验板卷外观质量检查选用合适的焊丝、焊剂理化检验中心2012.3.23刘

16、薇2设备改造设备能高速生产X80钢级钢管1.两台电焊机并联2.设计能高速焊的焊枪3.采购铣削90度坡口的铣刀盘。4.选用自动跟踪系统，对操作人员进行系统培训。1626车间2012.3.23赵旭3焊接工艺焊接工艺合理确定合适的坡口角度确定合适的焊接参数确定合适的焊接位置研发中心2012.4.12马露涛赵锡福冯玉石4成型工艺产品满足API 5L标准要求确定合适的调型参数。 成型工艺调整。1626车间2012.5.14马露涛赵锡福冯玉石郑修勇王北阳5成品检验产品满足API 5L标准要求产品外观几何尺寸检测理化检验无损检测1626车间和理化检验中心2012.5.14刘薇王北阳制表人：马露涛 时间：20

17、12年3月13日X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案一：原材料复检1.板卷外观质量检测标准技术要求炉号卷号厚度偏差宽度偏差mm内径偏差mm直度外形Q/SY GJX 0101-200718.4+1.288 -0.368020-70+20板卷直度最大不超13m/5m。板卷塔形高不超过50mm。板卷不允许有鱼尾。板卷舌头的长度应不大于500mm；舌头端部的凹曲深度应小于100mm。1060588A100138781S- A100138785S结论外观检查均合格X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD

18、 METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、 方案实施 实施方案一：原材料复检2.理化性能检验1）化学成份检验2）机械性能检验a.横向拉伸试验 b.夏比冲击试验 c.硬度试验 d.金相检验 制图人：马露涛 时间：2012年5月13日X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施 实施方案一：原材料复检1)板卷化学成分检验表标准根据熔炼分析和产品分析的最大质量分数，%CMnPSSiNbVTiAlCuCrMoNiCEpcmCEwAPI 5L0.121.850.0250.0150.450.250.43本钢材质

19、单（X80）0.061.780.0130.0010.190.080.030.0120.040.170.20.220.160.190.46板卷检验单0.051.80.0130.0010.180.080.030.0120.040.170.20.220.160.190.46X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案一：原材料复检2)机械性能检验a横向拉伸试验项目屈服强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率/%min屈强比Rt0.5/Rmmax弯曲试验API Spec 5L555-705625-82524.430.93合格

20、本钢材质单（X80）610695260.88合格板卷检验单607745400.81合格X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案一：原材料复检2)机械性能检验b夏比冲击试验项目冲击功（J）单个值平均值API Spec 5L（-20 C）180240板卷检验单（-60 C）280，200，255245板卷检验单（-40 C）278，310，242277板卷检验单（-20 C）280，316，266287板卷检验单（-10 C）268，245，260258板卷检验单（0 C）250，273，309277板卷检验单

21、（20 C）295，280，271282X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案一：原材料复检2)机械性能检验c、硬度试验 项目维氏硬度值API Spec 5L板卷横向截面上最大硬度值265HV.本钢材质单250板卷检验单203,209,207,209,235,219,212,236,232X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案一：原材料复检2)机械性能检验d、金相检验 按照ASTM E45A方法对板材的A,B,C,D

22、类非金属夹杂物进行评定，钢板晶粒度评定按附录E进行，提供针状铁素体型管线钢的金相组织照片。钢板晶粒度评定等级_11级_针状铁素体型管线钢的金相组织照片:X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案一：原材料复检1、焊丝、焊剂确定焊丝选用自贡自贡大西洋焊丝制品有限公司CHW-SG4焊剂选用自贡大西洋焊丝制品有限公司CHF102GX焊剂 采购的焊丝、焊剂质量证明书X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案二：设备改造-电焊机并联小

23、组研究决定将两台林肯焊机并联。电焊机并联后， 102014-Q345B钢管进行了试验，试验结果电流在1350A下，稳定生产109吨钢管，实施效果满足试制要求。电焊机并联照片X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.自动跟踪系统实物图自动跟踪滑板自动跟踪激光传感器七、方案实施实施方案二：设备改造-焊缝自动跟踪系统X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施自动跟踪系统起初应用效果不理想，焊缝焊偏大于4mm,焊缝跟踪厂家来人修理，调整一项参数，对操作人员进行

24、了相关培训，问题主要是操作不熟练，调试好后用内外跟踪生产，10#管不太好，11#管有了明显改善。 调试前焊缝 调试后焊缝焊偏3mm实施方案二：设备改造-焊缝自动跟踪系统应用X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.自行设计的内焊枪调整装置七、方案实施实施方案二：设备改造-内、外焊枪适应高速焊接改造 自行设计的外焊枪调整装置X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案三：钢管成型工艺从2012年4月25日开始调型，钢管成型后做开环试验，经过四次调整

25、，开环试验最终结果是：开口45mm，轴向110mm。达到工艺的要求。调整结果如下：首次开环试验最终开环试验X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施经讨论决定，先按坡口角度90度方案二试制，方案一备选。效果不理想。出现咬边、未填满、机械性能不合等缺陷。后改为坡口角度60度试制，焊接速度不能提高只能按1.3m/min实施。1、铣边坡口角度方案2、确定焊接参数方案焊接速度(m/min)内焊外焊直流交流直流交流电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)11.3121034-355803

26、6-37118034-3558036-37实施方案四：钢管焊接工艺X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案四：钢管焊接工艺调整试制时第一次焊接工艺参数方案焊接速度(m/min)内焊外焊直流交流直流交流电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)11.312103558036-37118034-3558036-37试制时第六次焊接工艺参数方案焊接速度(m/min)内焊外焊直流交流直流交流电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)电流（A）电压(U)11.4

27、11803551036-37125034-3565036-37实测11504601210520X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案四：焊接工艺 焊缝最终形状内焊道外焊道实施效果（见图9）X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 1、产品外观几何尺寸检测2、理化检验3、无损检测a)横向拉伸试验b)夏比冲击试验c)导向弯曲试验d）维氏硬度试验 e)金相试验a)静水压试验b)超声波检测 c）X射线检查制图人：马

28、露涛 时间：2012年5月13日X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 1、产品外观几何尺寸检测错边量（mm）撅嘴（mm）钢管直度（mm）管端椭圆度（mm）管端周长范围（mm）管体周长范围（mm）1.471.524mm/12m7.313829-3830-38353817-3830-3841X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 2、理化检验a)横向拉伸试验横向拉伸试验技术要求执行标准屈服强度/

29、MPa抗拉强度/MPa伸长率/%min屈强比Rt0.5/RmmaxAPI Spec 5L 555-690625-82521（板状样）16（圆棒样）0.93（壁厚t=15.3mm）0.93（壁厚t=18.4mm）X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 2、理化检验b)夏比冲击试验-10夏比冲击韧性技术要求执行标准:API 5L夏比试验内容钢级代号壁厚mm夏比冲击剪切面积SA%夏比冲击功J取样规格单试样值三个试样平均值单试样值三个试样平均值10mm10mm55mm管体横向X80E18.480901

30、40180X80W18.48090170220焊缝X80W所有壁厚30406080热影响区X80W所有壁厚30406080X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 2、理化检验c)导向弯曲试验弯曲试验技术要求执行标准对照拉伸面长度D1、D2满足API 5L不应完全断裂；在焊缝金属不应出现长度大于3.2mm，与深度无关的裂纹或破裂；在母材、HAZ或熔合线不应出现长度大于3.2mm或深度大于规定壁厚12.5%的裂纹或或破裂。X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICA

31、L GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 2、理化检验d)维氏硬度试验 在经过抛光、浸蚀的焊接接头横向截面（包括管体、焊缝和热影响区）如下图所示的压痕位置进行维氏硬度试验。钢管管体、焊缝和热影响区最大允许硬度值为280HV10X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 2、理化检验e)金相试验X80级钢管试样管19#的内焊缝200X金相组织X80级钢管试样管19#的外焊缝200X金相组织X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROU

32、P CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 3、无损检测a)静水压试验静水压试验技术要求执行标准实验压力压力波动稳压时间屈服强度百分数API 5L（执行标准）15.9MPa0-0.5Mpa15S95%X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 3、无损检测b)超声波检测手动超声波检测手动超超声波探伤检测标准：SY/T6423.3 检测速度：150mm/s.采用HS600和PXUT-320C数字超声波探伤仪，对管端300mm及焊缝两侧25mm范围内进行手动探伤，未发现超标缺陷.X80钢级螺

33、旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 3、无损检测b)超声波检测焊缝全长、管体全自动超声波探伤检验 采用全自动超声波探伤仪，在整根钢管的管体上进行母材探伤，用32个通道进行全管体超声波检验，实现无盲区检测，未发现超标缺陷.静水压试验后，用8个通道对焊缝进行全长超声波探伤检查，并对管端300mm范围内采用手动超声波探伤检查，未发现超标缺陷。检验标准：部位标准焊缝GB/T6423.3热影响区GB/T6423.3管体GB/T6423.4X80钢级螺旋埋弧焊钢管试制CHINA THIRD METALLURGICAL GROUP CO.,LTD.七、方案实施实施方案五：成品检验 3、无损检测c）X射线检查对钢管焊缝全长进行X光射线