JFE的激光焊接钢管制造工艺（一）
日本JFE公司最近研发了一种使用激光束来对开口管的长边方向的边缘部进行焊接的钢管的制造方法，主要是涉及油井管或管线管等石油、天然气体的开采、输送所适用的激光焊接钢管的制造方法。
用做油井管或管线管的钢管大致分为焊接钢管和无缝钢管。在这些钢管中，电焊钢管能够通过将热轧的带状钢板用作原材料而低成本地制造，所以在经济上是有利的。
然而，电焊钢管一般是使用成形辊将钢板成形为圆筒状来形成开口管，一边用挤压辊对该开口管的边缘部进行加压一边进行电阻焊来进行制造，所以焊接的接缝必然存在，从而存在该接缝的低温韧性劣化的问题。因此，电焊钢管的油井管、管线管难以在寒冷地区使用。接缝的低温韧性劣化的原因是在焊接边缘部时高温的熔融金属与大气中的氧反应而生成氧化物，该氧化物容易残留于接缝。
而且，电焊钢管还存在的问题是，在焊接边缘部，熔融金属中的合金元素容易偏析，所以接缝地耐腐蚀性容易劣化。因此，电焊钢管的油井管、管线管难以在高腐蚀环境下使用。
另一方面，作为不使接缝的低温韧性、耐腐蚀性劣化的焊接方法，基于激光束的焊接备受关注。激光焊接能减小热源的尺寸，并且能够高密度集中热能，所以能够防止熔融金属中的氧化物的生成、合金元素的偏析。因此，如果将激光焊接应用于制造焊接钢管，则能够防止接缝的低温韧性、耐腐蚀性的劣化。
因此，在焊接钢管的制造过程中，通过对开口管的边缘部照射激光束来进行焊接，从而制造钢管的技术正实用化。然而，在激光焊接中，利用光学部件作为高密度能量光线的激光束聚光并照射到焊接部来进行焊接，所以焊接时带来急剧的金属熔融。因此，熔融金属作为飞溅物从形成的熔池飞散。飞散的飞溅物附着于焊接装置而使接缝的质量降低，并且也附着于光学部件而使焊接的施工变得不稳定。另外，在激光焊接中高密度集中热能来进行焊接，所以大量产生飞溅物，产生下陷、不满等焊接缺陷。如果产生不满，则焊接部的强度降低。因此，研究各种在激光焊接中防止飞溅物的附着的技术、防止飞溅物的产生的技术。例如，通过减少激光输出来防止飞溅物产生的技术、或使焦点位置偏离很大来防止飞溅物产生的技术正实用化。然而，存在如下问题：减少激光输出、离焦不仅导致焊接速度降低，还容易产生焊透不良。
1 技术简介
本技术的方法如下：在制造激光焊接钢管时，适当保证两道激光束朝向被焊接件的入射角、正焦点处的光斑直径，并适当排列两道激光束，并且控制激光焊接的条件，由此防止飞溅物的产生，抑制焊接部的下陷、不满，并且不降低焊接效率地获得质量良好的焊接部，并且高合格率地稳定制造激光焊接钢管。
抑制飞溅物产生的详细机理不确定，但可推断是基于如下原因：使能量分散到以一定的入射角朝被焊接件照射的两道激光束，并且在沿焊接方向先行激光束抑制飞溅物并预热钢板后，后行激光束熔融钢板，从而抑制飞溅物的飞散。此外，激光束的入射角是指垂直于被焊接件的上表面的方向与照射激光束的方向所成的角。本技术是根据这样的观点而完成的。
本技术涉及的激光焊接钢管的制造方法，利用成形辊将钢板成形为圆筒状的开口管，一边利用挤压辊对该开口管的边缘部进行加压一边照射激光束来对边缘部进行激光焊接，在上述激光焊接钢管的制造方法中，将分别使用不同的光纤传输且正焦点处的光斑直径超过0.3mm的两道激光束沿边缘部从开口管的上表面侧照射，将在开口管的上表面侧沿焊接方向进行先行的先行激光束以及后行的后行激光束以从垂直于开口管的上表面的方向朝焊接进行方向倾斜所设置的入射角的方式照射，并且使先行激光束的入射角比后行激光束的入射角大，并且使开口管的背面处的先行激光束的中心点与后行激光束的中心点之间的间隔为1mm以上，由此进行激光焊接。
根据本技术，在制造激光焊接钢管时，能够防止飞溅物的产生并抑制焊接部的下陷、不满，并且能够不降低焊接效率地获得质量良好的焊接部。结果，能够高合格率地稳定制造激光焊接钢管。得到的激光焊接钢管的接缝的低温韧性、耐腐蚀性优良，适用于在寒冷地区、腐蚀环境下使用的油井管、管线管。
图1是示意性表示应用本技术来用两道激光束焊接开口管的边缘部的接合点的例子的立体图。图1中的箭头A表示焊接进行方向。在本技术中，使两道激光束3a、3b沿开口管1的边缘部2从开口管1的上表面侧照射。此时，如果利用光学部件(例如棱镜等)将由单一的光纤传输的激光束一分为二并且照射，则无法分别独立地设定后述的入射角、光斑直径。因此，需要分别使用不同的光纤传输两道激光束3a、3b。可以使用1台激光振荡器，也可以使用2台。在使用1台激光振荡器传输两道激光束的情况下，只要将振荡的激光在振荡器内分割，然后，分别通过不同的光纤传输即可。如图1所示，激光束3a、3b沿边缘部2前后配置。将在开口管1的上表面侧沿焊接进行方向先行的激光束设为先行激光束3a，将后行的激光束设为后行激光束3b。
(来源：焊接)
现货资源
| 品名 | 规格 | 材质 | 厂家 | 地区仓库 | 价格 | 现货 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 螺纹钢 | 12*9 | HRB400E | 山东新石特工程材料有限公司 | 石横(厂提) | 3380 | 详情 |
| 热轧卷板 | 3.75*1500 | Q235B | 苏州鑫昊欣金属科技有限公司 | 沙钢(玖隆物流) | 3630 | 详情 |
| 普碳中板 | 16*2500*12800 | Q235B | 上海北铭高强度钢材有限公司 | 重钢(川流富锦库) | 4110 | 详情 |
| 低合金板 | 210 | Q355NB | 舞钢市坤钰供应链管理有限公司 | 舞钢(产业集聚区) | 0 | 详情 |
| 无缝管 | 76*35 | 45# | 山东东银金属材料有限公司 | 聊城(东银库) | 4230 | 详情 |
| 圆钢 | 22*9380 | 25CrMoA | 山东大万实业有限公司 | 宣钢(河北宣化) | 0 | 详情 |
| 热轧卷 | 3.0*1800*C | Q235B | 上海盛钢联供应链管理有限公司 | 宝钢(泉安/津澜) | 0 | 详情 |
| 高线 | 10 | 300 | 洛阳威钢商贸有限公司 | 山西晋南(晋南厂库) | 3650 | 详情 |
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