大应变管线钢和钢管的关键技术进展及展望

油气管道工程在途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊地质环境时，使用的大应变管线钢和钢管的研制及应用配套技术是国际上研究的热点之一，也是我国重要油气管道工程必须破解的重大难题。为此，围绕大应变管线钢和钢管研发应用中的一系列关键技术难题，通过十余年的联合攻关，取得了多项理论技术创新。主要成果包括：①提出了应用多个不同的应力比、屈强比、均匀延伸率等参数联合表征和评价钢管变形行为的方法，建立了X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管新产品技术指标体系和标准；②研发形成了X70HD/X80HD钢板制造成套技术，获得了兼备低屈强比、高均匀伸长率、高应力比、高强韧性的大应变钢板；③研发形成了X70HD/X80HD JCOE和UOE大应变直缝埋弧焊管制造技术，解决了钢管母材和焊缝性能合理匹配及成型、焊接、扩径、热涂覆过程性能劣化难题；④自主研制了钢管内压+弯曲大变形实物试验装置，研发形成了钢管实物模拟变形试验技术。X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管在西气东输、中缅管道等重大输气管道工程中实现了规模化应用，取得了良好的应用实效。根据复杂地质条件管道建设与长期安全运行的新要求，提出了进一步发展基于应变的管道设计新方法，研发或完善与环焊缝强匹配要求相适应的焊接方法、焊接材料、焊接工艺、环焊缝性能质量及缺陷控制要求等配套技术的建议。     

X70抗大变形钢管研发及批量生产

通过对X70抗大变形管线钢组织、性能、焊接工艺、形变与硬化规律,以及时效处理对钢管性能影响的研究,掌握了X70抗大变钢管研发与制造的关键技术和难点问题.并通过前期研发和试制,成功批量生产了X70钢级φ1 016 mm×17.5 mm抗大变形钢管,性能满足《中缅天然气管道工程基于应变设计地区用直缝埋弧焊管技术条件(国内段)》与Q/SY GJX 101-2010《天然气输送管道用钢管通用技术条件》要求.     

制管工艺及应变时效对X70抗大变形钢管性能的影响

结合中缅天然气管线工程用X70级准1016mm×17.5mm抗大变形直缝埋弧焊管的试制,研究了直缝埋弧焊管制管前后、应变时效前后力学性能变化的一般规律。成型、扩径工艺导致母材发生加工硬化,产生较强的形变强化,使其屈服强度、抗拉强度、屈强比同时增大,使均匀延伸率、应力比降低,且屈服强度、屈强比的增加幅度要大于抗拉强度的增加幅度。应变时效使材料均匀延伸率进一步降低。但是制管和时效后钢管管体各项性能均在X70抗大变形钢管标准要求的范围内,管体纵向应力-应变曲线仍呈圆屋顶形,试制的X70抗大变形钢管具有优异的变形能力。     

X70抗大变形直缝埋弧焊管的开发

针对基于应变设计地区管道建设,尤其是中缅管线项目所需的X70抗大变形焊管进行研究开发。采用铁素体＋贝氏体双相组织的高应变能力的钢板,结合新开发的制管工艺,使批量研制的X70抗大变形焊管具有良好的强度、均匀延伸率、应力比等优点。通过对制管前后的拉伸性能进行对比,发现大变形钢板制管后屈服强度、抗拉强度大幅提高,而均匀延伸率、应力比等指标有所下降;热时效试验表明,时效处理后钢管纵向屈服强度、抗拉强度均升高,而均匀延伸率、应力比等指标进一步下降。     

X70、X80钢级直缝埋弧焊管研发

针对国家重点高强度管道建设工程的需要,通过对原料化学成分设计、制管成型与焊接关键技术、匹配焊接材料的研制开发,使生产的X70、X80直缝埋弧焊管产品已经延伸到了断裂带、地震、滑坡等恶劣地质,并向着深海领域纵深方向发展。通过对低碳多元微合金化成分设计方法技术、控制轧制和特殊的在线冷却技术等研究,实现了具有大变形特点的"铁素体+贝氏体"双相组织,在国内首次成功开发出了国产X70、X80级大变形板材,并在中缅管道实现了批量化应用,打破了欧美、日本等钢管企业长期以来在基于应变直缝埋弧钢管高端产品的技术封锁与垄断。与国外同类产品相比性能相当,且经济性更好。     

我国抗大变形管线管的研制进展

介绍了基于应变设计抗大变形管道的要求、材料设计原理以及我国抗大变形焊管研制的进展情况.采用铁素体+贝氏体双相组织思路研制开发并批量生产了中缅管线X70抗大变形焊管,对板材的组织性能要求及制管前后、时效前后的板-管主要性能变化规律进行了研究,研制的焊管具有优良的性能.在此基础上针对西气东输三线管道进行了X80抗大变形焊管的开发,分析了X80抗大变形材料研制中存在的问题及主要难点,即强度升高对双相组织中硬相比例增加的要求与硬相增加对均匀延伸率不利影响的矛盾,工艺窗口更窄.通过试验确定了双相组织比例要求,并采取了有效措施研制出了性能优良的材料,千吨级试制钢管各项性能指标均达到了西气东输三线X80抗大变形焊管的要求,实现了我国X80厚壁大变形焊管研制的突破.     

X70抗大变形直缝埋弧焊管研制

虽然引进的X80抗大变形钢管已在西气东输二线进行了部分应用并制定了相应的技术要求,但国内对于X70及以上钢级抗大变形管线钢管的应用和标准制定还是空白。本次试制的X70抗大变形钢,获得了具有典型抗大变形钢管的特征的拱顶形（round house）应力-应变曲线、较低的屈强比、高的形变强化指数、高的均匀塑性变形延伸率及硬相和软相的双相组织,各性能指标均优于现有标准要求。     

从2006年微合金钢应用国际研讨会看国际高钢级管线钢的发展动向(一)

简要报导了"微合金钢在油气工业中的应用国际研讨会"会议概况.纵观大会学术交流的内容,介绍了国际上高钢级管线钢制造工艺的新进展、中小口径X70/X80级ERW钢管的开发、X80钢在陆上长输管道上的应用、海底管道的发展趋势以及X100/X120钢级的开发等方面的最新动向.对进一步推动我国油气管道建设用高钢级管线钢及钢管应用基础研究、生产和使用技术的提高具有很好的借鉴作用.     

X80钢级φ1219×22mm直缝埋弧焊管

进入新世纪以来,我国的油气输送管线建设得到了飞速发展。继2002年西气东输一线采用X70系列管道获得成功后,经综合考虑输送量、承载压力和成本因素,2007年西气东输二线项目部决定使用X80钢级φ1219×22mm规格作为西气东输二线建设的主体用钢管。这是当今世界上首次采用如此大批量、大壁厚高钢级的钢管的重点工程。     

X80钢级Φ1219×22mm直缝埋弧焊管

进入新世纪以来,我国的油气输送管线建设得到了飞速发展.继2002年西气东输一线采用X70系列管道获得成功后,经综合考虑输送量、承载压力和成本因素,2007年西气东输二线项目部决定使用X80钢级φ1219mm×22mm规格作为西气东输二线建设的主体用钢管.这是当今世界上首次采用如此大批量、大壁厚高钢级的钢管的重点工程.     

X120管线钢管的开发及其力学性能

为了开发更远地区的油气资源,研发了X120级UOE管线钢管.X120级UOE管线钢采用低Pcm的低C-Mn-Ni-Mo-Nb-V-B设计,其细小的奥氏体/马氏体和下贝氏体组织,具有优越的强韧性匹配;低Pcm值使该X120级UOE钢管焊缝热影响区具有良好的止裂性能.通过全尺寸静水压爆破试验对X120管线管的变形行为进行了...     

基于应变设计的X70直缝埋弧焊管应变硬化能力研究

从A、B两种轧制状态的X70抗大变形钢板制成的钢管中取样,用板状试样测定了拉伸应力-应变曲线,计算了该钢的应变硬化指数n值,研究了时效及两种轧制状态的n值分布规律。结果表明,工艺B状态的钢管时效前n统计均值为0.116 0,时效后n统计均值为0.112 0,下降约3.4%;工艺A状态的钢管时效前n统计均值为0.115 0,时效后n统计均值为0.105 4,下降约8.3%。X70工艺B状态钢管的n值、屈强比及屈服强度呈明显线性关系。0.8%和1.4%扩径率对应钢管的应变硬化指数n值差别不大,但1.4%扩径率对应钢管的均匀延伸率均值下降明显,比0.8%扩径率对应钢管均匀延伸率均值低约2%。     

要闻

中缅油气管道项目正式开工 当地时间6月3日上午10时28分，在缅甸首都内比都，中国国务院总理温家宝和缅甸联邦政府总理登盛，共同触摸标志中缅油气管道开工的电子球。与此同时，位于缅甸米坦格河畔的管道施工现场机器轰鸣．焊花飞溅，中缅石油天然气管道工程正式开工建设。     

X80级钢管适宜目前亚洲市场的原因分析

受油气价格的影响,与以往相比,X80级钢管成为长距离油气输送管线更经济可行、更具竞争力的选择.介绍了PT东南亚管业公司在X80级钢管的成型和焊接方面的研究进展情况.试验研究表明,X80级钢管的发展使其逐渐成为陆地和海洋油气管线项目重点考虑使用的对象.     

中缅油气管道将于2013年全线贯通

作为中缅原油管道重要组成部分的中缅油气管道将在贵州安顺实现分离,推动了中缅油气管道2013年全面贯通。     

国产X80级钢管投入使用

长输钢管的钢级由X70级升级为X80级，这是国外发达国家科技水平的展示，较X70级钢节省材料10％～12％，节省投资6％～8％。国产X80级钢管在冀宁管道建设中已经成功投入使用，标志着中国长输管道建设进入了新的历史阶段。     

制管预应变对管线钢拉伸性能的影响

分别对X60和X70管线钢的板状试样及X80管线钢棒状试样进行了拉伸试验.结果显示,X65和X70管线钢制成钢管后的横向屈服强度和屈强比均降低,X80管线钢在制成钢管后横向屈服强度和屈强比上升,X70钢管在冷扩径后屈服强度和抗拉强度略有上升;X65卷板拉伸应力一应变曲线中,材料屈服时有明显的屈服平台,屈服平台在制成钢管...     

不同合金设计的X70螺旋埋弧焊管性能分析

对比分析了不同合金设计的X70螺旋埋弧焊管的化学成分、拉伸试验、冲击试验及DWTT等试验结果,对比发现Mo对管线钢的强度有比较大的影响,但对于韧性影响不显著。不添加Mo的X70钢管,经过对轧制工艺的优化,各项性能指标能达到标准要求。从金相组织来看,管体组织以块状铁素体与多边形铁素体为主,不同于添加Mo的X70钢管,后者以粒状贝氏体为主,但不添加Mo的X70钢管也具有较小的包辛格效应值。     

中缅油气管道遭美日围堵

2012年6月底,中缅油气管道瑞丽段在瑞丽市畹町镇正式开工,这意味着中缅油气管道离贯通仅有一步之遥。中缅油气管道工程将于2013年5月建成,到时将极大改变中国能源运输格局,改变当前过于依赖马六甲海峡的现状,同时也可促进西南地区与湄公河流域国度的经济合作。     

站场大管件用WPHY系列管件钢分析

论述了西气东输工程站场大管件（三通、弯头）材质选用WPHY70／60管件钢的原则，即管件钢的强度应与管线钢管强度相匹配的原则；介绍了美国标准MSSSP75和ASTMA860／A860M对WPHY系列管件钢的技术规定；论述了国内油气长输管道工程站场大管件材质的现状和发展前景，阐述了不应采用API5L标准规定的、采用控轧控冷工艺（TMCP）生产的X系列管线钢作为管件钢材质的观点。