X80感应加热弯管回火工艺研究

回火工艺是X80感应加热弯管制造工艺中的重要组成部分,对提高弯管强韧性、消除应力、降低硬度、改善弯管综合力学性能有重要的影响。采用热模拟技术、力学性能检测技术、金相分析技术研究了回火工艺对X80感应加热弯管组织性能的影响规律。对不同回火工艺下的X80管线钢组织和性能进行了分析比较,确定了感应加热弯管回火热处理的最佳工艺参数。     

Studv on Tempering Process of X80 Induction Heating Bend

回火工艺是X80感应加热弯管制造工艺中的重要组成部分,对提高弯管强韧性、消除应力、降低硬度、改善弯管综合力学性能有重要的影响.采用热模拟技术、力学性能检测技术、金相分析技术研究了回火工艺对X80感应加热弯管组织性能的影响规律.对不同回火工艺下的X80管线钢组织和性能进行了分析比较,确定了感应加热弯管回火热处理的最佳工艺参数.     

西气东输管道工程用高强度感应加热弯管的选材研究

结合西气东输工程用弯管国产化研究项目,选用不同成分的X70微合金控轧钢进行试验室热模拟和工厂弯管热煨制试验,对X70控轧钢二次加热后强韧性的影响因素进行了研究。提出了在碳当量一定的条件下,调整钢中C、Mn、Mo等强淬透性合金元素的比例,以利于弯管的成型;制定出了油气输送管道工程用X70感应加热弯管选材技术条件。按照此条件选用与干线管化学成分相近的含Nb低碳微合金控轧钢,研制生产出了可焊性和综合力学性能与干线管强度和韧性相匹配的X70大口径弯管,该研究成果在西气东输工程和陕京二线工程中得到直接应用。     

X80级感应加热弯管性能及静水压爆破试验分析

采用力学性能试验分析了X80级φ1219 mm×22 mm感应加热弯管直管段、过渡区及弯曲段的强度及韧性变化规律,并结合其微观金相组织进行比对。结果显示,经过950~1000℃感应淬火、580~630℃回火后,X80感应加热弯管强度均超出标准要求,内弧侧管体强度最低而冲击韧性最高;中性区及右过渡区管体强度水平较高;外弧侧管体冲击韧性最低;同时,对感应加热弯管进行了静水压爆破试验,并测量了不同部位的应变值。随着水压不断增加,试验结果表明:弯管各点的横向微应变值大于纵向微应变值;弯曲段外弧侧附近的横向应变值高于弯管其他各点的应变值。当加压至24.5 MPa时,弯管在弯曲段外弧侧附近爆破失效。     

X80钢级Φ1 219 mm 弯管局部加热热模拟工艺性能研究

为了研究X80钢级Φ1 219 mm×22 mm热煨弯管局部加热工艺的可行性,对X80母管管材进行了分析,采用不同加热工艺参数进行了母管直管段、过渡区和加热区热模拟试验,对比优选出了适合局部加热的工艺参数,确定了“加热温度为1 000 ℃,回火温度为520 ℃”的局部加热工艺参数,可满足CDP-S-OGP-PL-016—2014-3《油气管道工程用感应加热弯管技术规格书》的相应要求。     

X80级钢管热弯及热处理工艺参数的确定

评价了热弯及热处理热循环对X80级钢管力学性能的影响,研究了热弯过程中最佳加热温度和冷却速率及最佳热处理参数。首先,对来自不同炉批的2根钢管进行了工业化热弯及热处理试验。然后,对钢管试样进行实验室热处理试验。试样分别加热到900～1000℃,并以不同速率冷却,500℃下保温1h进行回火热处理。试验结果表明,加热到900～1000℃热弯,水淬并回火（500℃,1h）可获得较高的屈服强度。然而,实验室条件下试验所达到的冷却速率在工业化生产中较难实现。对于回火热处理试验,当回火热处理温度为600～650℃时,可获得最佳的屈服强度。基于实验室试验结果,采用600～650℃的回火温度是感应加热弯曲工艺生产X80级弯管的最佳选择。     

西气东输二线工程用X80级准φ1219mm感应加热弯管的研发

介绍了X80级准φ1219mm感应加热弯管的主要性能及研发过程,主要包括总体研发方案的确定,弯管母管化学成分、制造工艺的研究,以及弯管煨制工艺的研究。最后,对准φ1219mm感应加热弯管进行了验证性试验,试验结果表明,该弯管性能完全满足西气东输二线管道工程的设计要求。     

中俄东线－45 ℃低温环境油气管道工程用X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm感应加热弯管研发

为了解决低温环境下弯管脆断的问题,满足我国长输油气管道低温站场用钢管的需求,针对油气输送用X80钢级直缝埋弧焊管焊接接头在回火热处理后,焊缝金属夏比冲击韧性存在明显回火变脆的现象,对多丝单道焊和单丝多道焊的直缝埋弧焊管焊接接头进行了焊后箱式炉热模拟研究,并选用整体热煨制方式,试制了感应加热弯管,进行了理化性能评价。结果显示,焊缝中细小的针状铁素体板条随回火温度升高而合并粗化,是导致焊缝低温韧性显著降低的原因;采用淬火+回火热处理方法,可有效抑制焊缝夏比冲击韧性随回火加热温度的递增而恶化的趋势;X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm单丝多道焊感应加热弯管母管经淬火+回火热处理后,完全满足－45 ℃低温条件下中俄东线低温管道工程设计要求。     

回火温度对X60热煨弯管外弧侧性能及组织的影响

采用力学性能检测及金相分析技术,研究了不同回火温度对实际生产的X60感应加热弯管外弧侧母材横向力学性能及微观组织的影响规律.试验结果表明:在X60感应加热弯管的生产中,采用500～550℃回火处理时,弯管的力学性能最佳,但与弯制前的直缝埋弧焊管相比,弯管的抗形变能力变差;采用650℃回火处理时,弯管外孤侧母材的屈强比大...     

腐蚀弯管剩余强度的有限元分析

用工程有限元分析软件ＡＮＳＹＳ分析了腐蚀弯管的强度,讨论了弯管腐蚀区的应力分布及不同腐蚀尺寸和曲率半径对弯管强度的影响。腐蚀深度是影响弯管腐蚀区应力的主要因素。腐蚀长度和曲率半径也有一定的影响,对相同腐蚀尺寸的弯管和直管腐蚀区的应力的对比分析表明,当腐蚀尺寸很大或弯管曲率半径很大时,对弯管和直管腐蚀区的应力的影响差别甚微,在评估弯管的剩余强度时,可以把弯管作直管来考虑。这一结论对腐蚀弯管剩余强度的     

螺旋缝埋弧焊管的水压和稳压试验及残余应力

对外径 660mm、壁厚 7 1mm国产内胀成形X60钢级螺旋缝埋弧焊管的未水压、水压后和稳压后 3种管段样品 ,用机械切割应力释放法进行了内外表面残余应力的测试。试验结果分析表明 ,油气输送管出厂前的水压试验以及油气管道施工完毕后的稳压试验均会使螺旋缝埋弧焊管内外表面总体残余应力分布趋于均匀 ,并且明显降低内表面残余应力 ,特别是对呈残余拉应力的焊缝区域作用更大。研究分析认为 ,把我国螺旋缝埋弧焊管水压试验压力从 0 9SMYS提高到1 0SMYS ,甚至接近焊管屈服强度 ,可消除或降低螺旋缝埋弧焊管有害的残余拉应力。     

俄罗斯管线钢管制造技术

介绍了俄罗斯直缝埋弧焊钢管和螺旋缝埋弧焊钢管的生产设备和工艺等制管技术以及独特的热处理管线钢管的特点.简要分析了俄罗斯及西方国家输气管线发展方向.     

西气东输二线工程用X80级埋弧焊管的试制

介绍了用于西气东输二线工程的X80钢级、φ 1219 mm×22 mm 直缝埋弧焊管和X80钢级、φ 1219 mm×18.4mm 螺旋埋弧焊管的试制情况及检验结果。根据工艺评定结果确定:X80级、φ 1219 mm×22 mm 直缝埋弧焊管采用钝边7 mm、坡口角度37°对称X型坡口,预焊焊丝为CHW60Cφ 3 mm、内外焊采用MK－680 φ 4 mm焊丝与神剑SJ101G焊剂匹配以及相应的焊接规范;X80钢级、φ 1219 mm×18.4 mm 螺旋埋弧焊管采用钝边7 mm、上坡口角度35°、下坡口角度40° X型坡口,内外焊采用H08C焊丝与锦州SJ101G焊剂匹配以及相应的焊接规范。试制结果均符合API SPEC 5L管线钢管规范和《西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件》的要求。比较发现X80钢级、φ 1219 mm×22 mm 直缝埋弧焊管的屈服强度、屈强比相对钢板原料显著上升,伸长率显著下降;X80钢级、φ 1219 mm×18.4mm 螺旋埋弧焊管的屈服强度、屈强比相对卷板原料略有上升,伸长率显著下降,抗拉强度变化不明显。     

外径1 422 mm、X80高钢级输气管道的消磁技术

油气管道组对焊接过程中，管端管口处经常存在着剩磁，当剩磁较大时易发生磁偏吹，有可能影响焊接施工进度和焊接质量。中俄东线天然气管道工程首次采用外径1 422 mm大口径、X80高钢级管道，现有的消磁方法和消磁设备对其适用性难以确定。为此，通过分析管道剩磁产生的机理，探讨了不同消磁技术的原理和优缺点，选取直流消磁技术开展现场试验，分析了国内外典型直流消磁设备的消磁能力，进而开展了磁感应强度对焊接影响、经验判断方法和空间分布规律试验。研究结果表明：①现有的直流消磁设备消磁能力差异较大，试验所选用的A型号直流消磁设备针对外径1 422 mm、X80管道最大消磁能力可达490 mT，并且具有电压补偿功能，消磁能力和稳定性较高，而其余设备的消磁能力则相对较弱，难以满足大口径、高钢级输气管道强磁力情况下的现场消磁需求；②直流焊机以及永磁铁等消磁方法的消磁能力较弱，可以作为在施工现场没有专用消磁设备时的一种备选消磁法，仅适用于磁感应强度较低、局部开展消磁的情况；③为了确保焊接质量，实际作业过程中，当管口剩磁小于5 mT时方可进行焊接作业，此时剩磁对焊接影响可忽略；④剩磁在管端轴向和周向上分布不均匀，现场消磁时需局部调整。结论认为，该研究成果可以为大口径、高钢级输气管道消磁及焊接作业提供支撑。     

X80M钢Φ1 219 mm×18.4 mm螺旋埋弧焊管导向弯曲不合格原因分析

针对X80M钢Φ1 219 mm×18.4 mm螺旋埋弧焊管生产中出现的导向弯曲试验不合格现象,通过钢管性能分析、热模拟试验分析、焊接参数分析及微观组织分析等手段,对出现导向弯曲不合格的原因进行了系统、全面的分析,得出了以下结论:厚壁螺旋埋弧焊管生产时易出现热影响区软化;厚壁螺旋埋弧焊管卷板订货时强度不宜过高;螺旋埋弧焊管卷板板边的夹杂物缺陷在弯曲应力作用下,易形成脆性断裂区,最终导致开裂。通过控制焊接热输入、合理制定卷板强度范围、调整板边铣削量等手段可避免此类缺陷的产生。     

油气输送管材料阻力曲线试验研究

针对油气输送管壁薄、高韧性的特点 ,从管体上取样进行了J积分测试 ,以寻找一种有效控制管道断裂的控制指标。试验按照GB2 0 38标准要求 ,采用三点弯曲试样 ,分别对进口X52ERW焊管母材、焊缝以及国产X60SSAW焊管母材、焊缝、热影响区进行系列温度J积分试验。结果表明 ,温度变化对两种焊管各区J积分测试值影响不大。前者的韧脆转化温度约为 - 60℃ ,后者的韧脆转化温度低于 - 60℃。给出了两种焊管母材的焊区JR 阻力曲线的回归方程。对ERW和SSAW焊管各区JR 值进行对比分析表明 ,焊缝JR 值高于母材。在管道设计与安全评价中 ,采用焊管各区JR 断裂韧性和阻力曲线下回归方程和 (或 )母材JR 阻力曲线 ,可得到偏于安全的结果     

螺旋埋弧焊管的各向异性及其抗变形性能研究

为了研究螺旋埋弧焊管各向异性的规律,对API X52～X100螺旋埋弧焊管管体横向和纵向力学性能试验结果进行了对比,并对其拉伸应变性能进行了分析。研究结果发现,热轧板卷的各向异性和焊管制造工艺均会造成焊管力学性能方面的各向异性。螺旋埋弧焊管的管体纵向屈服强度及屈强比明显要高于横向;抗拉强度则略高于管体横向;且管体纵向的屈强比偏高。如果采用合适的工艺,也可以生产出低屈强比的螺旋焊管。另外,螺旋埋弧焊管中的静水压试验和防腐工序也会提高螺旋焊管的屈服强度及屈强比指标,其对焊管应变特性的影响也不应忽视。     

国产X80级螺旋埋弧焊管的试制

论述了采用国内某钢铁公司生产的X80级板卷试制螺旋埋弧焊管的过程,重点讲述了X80级板卷的进货检验、钢管成型参数的确定、焊接材料和焊接参数的选择及成品钢管的理化检验过程,通过对焊接材料及焊接参数的优化选择,确定了正确的焊接材料和焊接工艺参数,经检验证明首批试制的X80级螺旋埋弧焊管完全满足技术要求。对生产中出现的不足之处,提出了改进建议。     

含缺陷石油管道极限承载能力分析

含缺陷的长输管线运行不安全 ,甚至可能导致管线失效。为此 ,研究了缺陷种类和尺寸对焊管极限承载能力的影响 ,并采用实物水压爆破试验进行了部分验证。由MPC -Prefis软件计算了X52ERW钢管在不同外表面裂纹尺寸下极限承载压力的变化规律 ,采用B31G公式计算含体积型缺陷钢管的极限承载能力。最后指出 ,对含表面裂纹缺陷的钢管 ,采用改进的B31G公式计算结果与实测值较接近 ,但在工程使用时偏于危险 ;采用API 579方法及Newton -Raphson公式计算结果偏于保守 ,且当裂纹尺寸达某一临界值后无法使用 ,对于含腐蚀性缺陷钢管 ,基于塑性失效准则的非线性有限元法能准确预测其极限承载能力     

双面螺旋埋弧焊钢管的交流消磁

介绍了双面螺旋埋弧焊钢管交流消磁的原理及系统构成,有效地消除了钢管剩磁对X光工业电视检测的影响,且满足标准对管端剩磁的要求。