在法國的心臟地帶VenareyLes Laumes的生產(chǎn)工廠內(nèi)，VallourecUmbilicals演示了如何使用激光焊接生產(chǎn)具有較高機(jī)械特性的管道，以減少壁厚。使用ROFIN公司提供的ROFIN DC 080型8千瓦CO2激光器和PWS管型材焊接系統(tǒng)，這家工廠每分鐘生產(chǎn)約10米長的激光焊接管道。
管道不僅為了美觀
Vallourec是世界領(lǐng)先的制造高品質(zhì)金屬管道的生產(chǎn)商，產(chǎn)品主要被用在石油和天然氣行業(yè)。僅僅幾年時間，他們已經(jīng)在石油行業(yè)開發(fā)出一個新的分支，即一個被稱為“海底臍帶”專門的應(yīng)用領(lǐng)域，比如水底管道，也就是供給線、線纜或光纖等各類介質(zhì)的通道。海底臍帶是水下裝置的一個重要組成部分，可以輸送流體、供給電力，或作為海上平臺和它們控制站之間的信息傳輸通道。被部署在水深幾千米處，很明顯這些供應(yīng)管道必須非常耐用，但是人們卻對其實(shí)際制成工藝知之甚少。2011年，該集團(tuán)成立了子公司Vallourec Umbilicals，專門負(fù)責(zé)生產(chǎn)能夠穿行于臍帶內(nèi)部的特殊管道。
由于它們必須滿足極高的要求，通過臍帶的管道通常是無縫生產(chǎn)的。其制造成本包括50％的材料成本和50％的生產(chǎn)成本。采用激光焊接技術(shù)，材料以及生產(chǎn)成本都得到了下降，同時技術(shù)性能也得到了提高。
選擇正確的焊接材料至關(guān)重要
第一個挑戰(zhàn)是正確選擇材料。這種被鋪設(shè)在海水中的管道材料必須具有極高的耐腐蝕性。防銹雙相鋼，比如有著等份奧氏體和鐵素體的不銹鋼，耐腐蝕性和強(qiáng)度都很高。其特殊的合金組合物（25％鉻，7％鎳，4-5％鉬和0.3％的氮?dú)猓?，即所謂的超級雙相鋼，具有適應(yīng)近海環(huán)境腐蝕介質(zhì)的最佳特性。焊接加工中需要特別注意飛濺與氣孔的問題，以確保管道的焊接質(zhì)量。
從卷料到成品
這些特殊不銹鋼管的極高要求也反映在生產(chǎn)線的復(fù)雜性上。Vallourec Umbilicals的研發(fā)負(fù)責(zé)人Guy Durand詳細(xì)解說了每一個生產(chǎn)步驟，他們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在這個項(xiàng)目里付出了極大的精力。
在第一個生產(chǎn)步驟中，連續(xù)加工中的材料直接來自卷料，各個獨(dú)立的卷料由WIG焊接結(jié)合在一起。通過刮削工序的邊緣準(zhǔn)備后，不銹鋼帶料經(jīng)過輥軋成型，到達(dá)激光焊接區(qū)域。為了達(dá)到所需的焊接質(zhì)量，后續(xù)焊接加工時激光束需要被準(zhǔn)確定位在焊縫中間。ROFIN激光焊接系統(tǒng)，包括一個8千瓦CO2激光器及PWS管型材焊接系統(tǒng)，還有一個用于檢測焊縫位置的傳感器，即所謂的焊接傳感器。得益于焊接傳感器，即使是焊縫位置和焊接位置之間出現(xiàn)很微小的偏差，都可以被檢測并校正，從而在任何時候都保持激光束的精確定位，由此實(shí)現(xiàn)最高水平的加工可靠性。
焊接后，在線焊縫熱處理工藝保證了均勻的微觀結(jié)構(gòu)。最終的拋光加工完成后，肉眼將不會觀測到焊縫。
整個生產(chǎn)過程，從卷料到成品管，都由Vallourec全程控制，包括各種非破壞性的檢測方法和專門的在線智能質(zhì)量過程傳感系統(tǒng)。如有任何質(zhì)量缺陷，相關(guān)的區(qū)域?qū)⒈粯?biāo)記，而后被切除并用環(huán)縫軌道焊接重新接合成連續(xù)管道。高達(dá)2000巴（ 2,000,000hPa）的壓力測試才能滿足質(zhì)量控制要求。
成品管的直徑范圍為16-40毫米，壁厚范圍為1-3毫米。
結(jié)束語
由于要為海底臍帶供應(yīng)管道，Vallourec集團(tuán)不僅擴(kuò)大了其產(chǎn)品線，還為這種特殊類型的管道開發(fā)出一種創(chuàng)新的制造工藝。激光焊接已被證明是制造超高耐腐蝕性和高機(jī)械強(qiáng)度的連續(xù)焊接管道的理想方法。
最后，此項(xiàng)目的合作伙伴們之間緊密合作，正在考慮在生產(chǎn)線中導(dǎo)入更多的激光加工技術(shù)。
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