双金属复合管液压成型有限元模拟与试验研究

双金属复合管是防止油气介质内腐蚀的新型防腐技术,其成型过程及成型后的力学特性是采用双金属复合管防腐的关键技术之一。针对双金属复合管液压成型的力学问题建立了有限元模型,根据碳钢管和不锈钢管的实际尺寸对复合管的液压成型过程进行了有限元模拟,得出了成型压力与复合管成型后力学特性的关系。开展了双金属复合管液压成型的实物试验,并采用电阻应变测试法测得了复合管成型后外管的残余变形。试验结果表明,有限元分析结果与试验值接近,其偏差范围满足工程要求,所建立的有限元模型是合理的。研究成果可为双金属复合管的生产和使用提供重要的理论参考。     

海底油气输送管道材料开发和应用现状

阐述了国内外海底油气输送管道的发展现状,分析了海底油气管道材料的发展趋势和技术需求。针对海底油气管道的特点,指出抗大变形、高疲劳性能、大径厚比是未来海底管道低碳合金钢材料的主要发展方向;在海底油气管道的腐蚀方面,以耐蚀合金为衬里的双金属复合管及非金属柔性管是耐H₂S/CO₂气田集输管线材料的主要发展方向;未来冶金复合管和机械复合管的优选,需要根据两种产品的研究发展情况来确定;应提高柔性管的自主开发和制造能力,加强对柔性管设计和生产装备的研究。     

腐蚀介质下油气输送用N08825/L450MS冶金复合管的开发

针对含有腐蚀性介质的油气输送用石油管材,采用真空焊接+高温轧制的N08825/L450MS双金属冶金复合板,通过JCO钢管成型工艺及以ERNiCrMo-3为过渡填充金属的SAW+TIG焊接工艺,开发了Φ610 mm×(3+17.5)mm双金属冶金复合管。依据API SPEC 5LD—2015《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》和TTP-00000-MA-ETR-0004《UNS N08825合金内覆复合管技术规定》,对复合管管体和焊缝进行了性能检测。结果显示,管体屈服强度平均值508 MPa,抗拉强度634 MPa;-30℃冲击功平均值292 J,-15℃下DWTT的SA达到100%;剪切强度达到386 MPa;覆层焊缝晶间腐蚀平均腐蚀速率为0.710 mm/a,点蚀平均腐蚀速率为0.183 g/m2。研究结果表明,开发的N08825/L450MS双金属冶金复合管各项指标远优于标准要求,该管材具有较好的力学性能和耐蚀性能,可用于含H_2S、CO_2等强腐蚀介质的油气输送。     

国内外双金属复合管研究现状

介绍了当前国内外双金属复合管的发展现状,重点对双金属复合管的不同制造工艺进行了介绍,并对比分析了其优缺点。对双金属复合管的主要应用情况进行了分析说明,并提出了复合管的相关制造标准。指出国内双金属复合管应在复合工艺、高效生产及检测技术方面进行完善和改进,同时应建立适合双金属复合管结构特点的耐蚀性能评价体系,才能得到更大范围的推广和应用。     

用于双金属复合管涂敷的管端保护装置研究

针对双金属复合管管端坡口结构特点,对双金属复合管的外涂敷管端保护特殊要求进行了分析,分别研发出适用于防腐抛丸除锈的管端封堵装置和"钢套钢"保温管穿管施工的坡口保护装置,并对两种装置的工程应用效果进行评价。工程应用表明:本研究开发出的管端封堵装置和坡口保护装置能够在抛丸除锈和"钢套钢"保温管穿管施工中对复合管管端进行有效封堵以及坡口保护,避免涂敷施工对双金属复合管内衬的污染和坡口损伤,显著提高了双金属复合管的防腐和保温施工质量和效率,满足双金属复合管海底管道涂敷生产施工技术要求。     

双金属复合管鼓包机理分析和试验研究

机械式双金属复合管基/衬管之间为过盈贴合,衬管较薄且刚度较差,若工程应用中使用不当,易出现双金属复合管衬管鼓包失稳。从双金属复合管衬管鼓包失稳的机理研究,给出了适用于复合管衬管鼓包临界载荷估算的经验公式和发生衬管鼓包的力学条件。根据发生衬管鼓包的力学条件结合复合管设计、生产和使用过程,分析了可能影响复合管鼓包的主要因素。经理论分析与试验验证得出:双金属复合管结构设计及基/衬管结合强度值不合理,会导致衬管鼓包临界载荷降低,基/衬管之间进水且在高温下使用,衬管出现贯穿性缺陷导致输送介质进入基/衬管间隙是双金属复合管衬管鼓包失稳的主要因素。     

双金属复合管防腐技术研究进展

随着油田开发的延续,油田地面管线面,临的腐蚀环境越来越恶劣,特别在一些高酸性气田,地面管线的腐蚀问题十分严重.目前应根据油气田地面管线腐蚀环境特点和防腐技术要求,立足国内双金属复合管生产现状和技术水平,借鉴国外双金属复合管的应用经验和规范要求,开展双金属复合管及其焊缝在可能的腐蚀环境中的腐蚀行为与耐蚀性能研究,从而建立双金属复合管焊缝耐蚀性能评价方法,明确油气田地面管线用双金属复合管的技术规范和焊接工艺要求.     

内复合双金属管制造技术

内复合双金属复合管，用在流体输送中既有效的防止流体中有害介质对管道的腐蚀，又节约了大量的贵金属材料，从而降低了成本。介绍了国内外主要开发应用的冷成型法、热挤压法、离心铸造法和焊接法等内复合双金属复合管制造技术。     

冶金双金属复合管焊接技术的开发及应用

为了解决国内冶金双金属复合管制造过程中的焊接技术难题,设计开发了一种以带极焊接设备为核心的双金属复合管纵缝焊接生产线,并对其焊接工艺和带极焊接材料进行了研究。结果显示,采用以带极焊接为核心的焊接技术,焊接的复合管焊缝的力学性能、晶间腐蚀性能等指标均满足相关标准要求。现场使用结果表明,设计开发的复合管成套焊接技术可以解决冶金双金属复合管纵向焊缝的焊接技术难题。采用该焊接技术不仅提高了生产效率,而且有利于实现冶金双金属复合管的国产化生产。     

双金属复合管管流摩阻分析

随着石油天然气勘探开发的发展,油气开采面临的腐蚀环境越来越恶劣,使石油管柱的腐蚀问题越来越突出,并直接影响到油气田勘探开发的经济效益。双金属复合管防腐性能可靠,材料成本较低,内径比目前使用的碳钢石油管内径小,其管流摩阻及与之相关的使用工艺性能可能发生改变。为此,对双金属复合管的管流摩阻问题进行了研究,并对其作为采气管和天然气输送管的相关工艺参数进行了分析计算。研究结果表明:在相同压降情况下,复合管输送量更大,输送距离更长;复合管内径的减小一般不会引起管流摩阻的增加,当内管厚度不大时,复合管的流动摩阻更小。双金属复合管不仅防腐性能可靠,而且水力摩阻小,是石油管防腐工程的极佳选择,值得推广应用。     

镍基合金625+X65复合管的焊接性和焊接工艺研究

针对镍基合金625+X65复合管的镍基合金625与X65低合金钢的化学成分及物理性能差异较大,导致该复合管焊接时易产生热裂纹的问题,通过焊接试验和焊缝防腐蚀试验对镍基合金625+X65复合管的焊接性及焊缝防腐蚀性能进行了试验研究。结果表明,采用适当的焊接工艺参数、选择正确的焊接方法和焊材能够获得性能良好的复合管焊缝,且焊缝表面成形良好,力学性能和抗腐蚀性能均能满足相关标准的要求。     

UNS N08825双金属复合弯管制管前后耐蚀性能变化分析

为了分析研制的N08825双金属复合弯管在制管前后耐腐蚀性能的变化情况,对钢板内覆层不锈钢、双金属复合弯管内覆层不锈钢及焊缝分别进行了三氯化铁点腐蚀试验、晶间腐蚀敏感度的硝酸腐蚀试验、硫酸铁－50%硫酸腐蚀试验以及铜－硫酸铜－16%硫酸腐蚀试验。结果表明,UNS N08825双金属复合弯管制管前后腐蚀性能均未发生明显变化,焊缝的硫酸铁－50%硫酸腐蚀速率是钢板内覆层不锈钢及双金属复合弯管内覆层不锈钢的5倍,但符合技术条件的要求。     

高强钢L485MB+316L双金属复合管对接焊工艺验证

针对高强钢L485MB+316L双金属复合管钢级的的提升、尺寸增大,导致传统的手工氩弧焊打底+焊条电弧焊填充盖面焊接方法无法满足其焊接需求的问题,分析了L485MB+316L双金属复合管材料的化学成分和力学性能,从焊材选择以及工艺参数等角度制定了详细的对接焊焊接工艺,并根据标准对焊口试样进行了拉伸试验、弯曲试验、刻槽锤断试验和腐蚀试验。结果表明,316L内衬管采用316L药芯焊丝焊接后的耐腐蚀性能可以满足API 5LC标准中对耐蚀合金的要求;作为耐蚀合金钢与碳钢的过渡区域采用ER309L焊材可以有效连接不锈钢与碳钢,且能保证过渡区域的良好韧性;采用JM-68作为填充盖面金属可以有效地满足X70级钢的强度要求。     

双金属复合管的技术现状和发展方向

分别从制造技术、焊接技术、检测技术、施工技术、配套管件技术、新产品开发和标准体系建设等方面对国内外双金属复合管的技术现状进行了分析,提出了国内复合管技术的发展方向:应加快制造技术的研发和自动化程度;进一步开发和完善复合管管端焊接技术,以及复合管无损检测技术;着手开展复合管的全寿命设计和评估;开展复合管件的研发、规范化和标准化工作;加快特殊环境,如油气井、海洋环境的复合管产品开发;进一步完善国内复合管标准。     

X100试验管线钢管的规范和生产

介绍了位于英国诺林伯利亚,钢管直径1 219 mm(48 in),输气压力18 MPa(180 bar),由英国BP公司承建的X100试验管线的建设概况.根据X100试验管线的设计参数制定了相应的钢管规范,设计了X100管线钢管母材、焊缝金属和热影响区的合金成分.按设计的合金成分由住友金属鹿岛钢铁厂生产了钢材、钢板,并...     

内衬316L双金属复合管环焊焊缝失效原因分析

针对双金属机械复合管对接环焊缝的刺漏问题,对某油田现场服役的内衬316L双金属复合管问题管段进行取样,并从焊缝横截面各区域微观组织、化学成分、抗晶间腐蚀性能等方面进行了研究。研究结果表明,对接环焊缝打底焊道的热影响区晶粒粗大,对接环焊缝打底焊道熔合线附近区域主要耐腐蚀合金元素被稀释是双金属机械复合管对接环焊缝发生刺漏的主要原因。最后给出了预防刺漏发生的措施,即通过降低打底焊热输入量,提高管端尺寸精度,增加过渡层厚度且减小第一层填充焊热输入量的方法可有效预防刺漏问题的发生。     

两种UNS N08825双金属复合弯管耐腐蚀性能对比分析

为了研究两种UNS N08825双金属复合弯管的耐腐蚀性能,对A厂和B厂生产的金属复合板所制造的双金属复合弯管内覆层不锈钢分别取样,进行了三氯化铁点腐蚀试验、晶间腐蚀敏感度的硝酸腐蚀试验和硫酸铁－50%硫酸腐蚀试验。结果表明:不同厂家钢板所制造的双金属复合弯管内覆层不锈钢耐三氯化铁点腐蚀试验性能无差别,虽然B厂生产的金属复合板制造的复合弯管耐硝酸及硫酸铁－50 %硫酸的腐蚀能力较A厂差,但均满足技术条件的要求。     

N08825镍基合金复合管件加工技术及耐蚀性研究

为了避免高H2S/CO2油气田用管道的电化学腐蚀损伤和应力腐蚀开裂问题,以某天然气净化厂原料气管线拟使用的N08825镍基合金复合管为例,研究了其加工技术及耐蚀性能。研究结果显示,N08825镍基合金复合管力学性能及SCC性能均满足中石化普光气田净化厂原料气管线安全隐患治理工程SEI《焊制复合钢管、管件规格书》要求。结果表明,通过控制大直径镍基合金管件加工工艺并在复合管内表面涂刷防护剂,可确保复合管件成型质量及高H2S/CO2环境下的抗应力腐蚀开裂性能。     

20/IN625复合管焊缝扩散层组织及元素分析

为了研究双金属复合板焊接接头组织、元素扩散情况及其对力学性能的影响,采用两种焊接方案对20/IN625双金属复合管进行了焊接试验。采用光学显微镜和扫描电子显微镜对焊缝扩散层显微组织及合金元素分布进行了分析,并且采用显微硬度计测定了扩散层附近的硬度分布。研究结果表明,基层焊缝组织主要为针状铁素体,不锈钢层和过渡层焊缝组织为奥氏体和少量铁素体。增加过渡层焊道可以减少不锈钢焊道Cr、Ni、Mo合金元素的稀释量,使扩散层界面变模糊,并降低扩散层处的硬度。两种焊接方案中焊缝扩散层处的硬度均高于其两侧焊缝硬度。     

日本JFE公司开发建筑用高强度大直径厚壁钢管

介绍了日本高层建筑最常用的支撑构件——高强度大直径厚壁钢管的使用概况,JFE公司生产的建筑用大直径厚壁钢管的研发进展以及该类钢管在力学性能和焊接性等方面的特殊要求.通过调整钢板的化学成分及制造工艺,以减小钢管基体材料的屈强比;同时还要考虑制管前后钢板力学性能的变化,通过调整制管工艺减少加工硬化,如加热成型或制管后进行热...