螺旋埋弧焊管全管体扩径工艺与性能研究

随着管道建设对管材性能一致性要求的提高,以及全位置自动焊工艺对管材几何尺寸精度更高的要求,需要研究改进螺旋焊管制备工艺。开展了X80钢级Φ1 219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管全管体扩径工艺试验,对比分析了扩径前后管体的几何尺寸、残余应力及力学性能变化。结果显示,随着扩径量的增加,管体尺寸精度大幅提高,在扩径率为0.75%时,管体不圆度降低了20%,周长一致性提高了71%,噘嘴量减少35.4%,管体切断后对应的两个管端直径差值在1 mm之内;扩径可以进一步降低管材成型焊接形成的整体内应力以及表面应力,使得螺旋埋弧焊管残余应力一定程度减小;扩径后管材强度和屈强比略有上升,韧性略有下降,管材强度的一致性大幅提高,管材相关性能指标优于设计及施工标准要求。结果表明,X80钢级Φ1 219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管扩径工艺技术是可行的。     

国产X80大直径厚壁螺旋埋弧焊管开发

为了进一步降低管道建设成本,采用低C、低Mn和Mo-Cr-Ni-Nb-V-Ti合金设计,开发出了以针状铁素体为主的X80级22 mm/21.4 mm厚壁热轧卷板;通过制管工艺优化和控制,开发出了X80级Φ1 219 mm×22 mm和X80级Φ1 422 mm×21.4 mm国产大直径、厚壁螺旋缝埋弧焊管。产品性能检测结果表明,管体屈服强度、抗拉强度、焊接接头拉伸强度以及管母、焊缝、HAZ冲击韧性、DWTT等指标均达到或超过西气东输三线和中俄东线技术条件要求和API 5L标准要求;钢管静水压爆破试验起爆点位于母材,爆破口呈100%韧断;环切法测得环向弹复量为-55~-220 mm,盲孔法测得环向残余应力为-179~264 MPa,与同规格、同钢级直缝管相当,具有较低的残余应力。产品经国家油气管材质量监督检验中心检测,并经管道局环焊试验,符合管道工程技术条件和API5L及相关标准要求。产品千吨级试制表明,国内具备工业化批量生产能力。     

X80级Φ1422 mm×21.4 mm大直径厚壁焊管的研发及性能研究

为了实现大直径厚壁焊管的国产化,宝鸡石油钢管有限责任公司联合太钢、首钢、沙钢等多家钢厂经过多轮单炉试制和多轮千吨级试制,成功开发出了国产X80级Φ1 422 mm×21.4 mm大直径厚壁螺旋/直缝埋弧焊管,并进行了多项性能检测。结果表明,螺旋焊管管体屈服强度574~681 MPa,抗拉强度653~759 MPa,-10℃冲击功平均值373 J;直缝焊管管体屈服强度564~627 MPa,抗拉强度641~694 MPa,-10℃冲击功平均值460 J;螺旋/直缝焊管-5℃下DWTT剪切面积平均值96%。各项性能指标均达到中俄东线X80级Φ1 422 mm×21.4 mm钢管的技术要求,说明我国已经具备了工业化批量生产大直径厚壁焊管的能力。     

海底尾水排放用X65MO超厚壁螺旋埋弧焊管的开发

为开发适用于尾水排放并满足海底运行条件的螺旋埋弧焊管,通过化学分析、显微组织分析和力学性能试验等方法,开发出一种低C及Mn-Cr-Mo-Nb系合金体系、多边形铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体组织特征的X65MO材质、25.4 mm超厚壁热轧卷板。同时,通过径厚比、板宽、成型角对成型质量的影响规律和焊接线能量对焊缝质量的影响规律进行分析研究,确定出小径厚比、超厚壁Φ1 219 mm×25.4 mm钢管的成型参数和焊接参数,获得了低残余应力和高焊接质量的钢管,并且对试制的螺旋埋弧焊管的理化性能进行了检测。结果显示,钢管母材屈服强度为475～560 MPa,抗拉强度为570～635 MPa,焊缝抗拉强度为590～690 MPa;-10 ℃下的母材、焊缝和热影响区夏比冲击功平均值分别达到427 J、207 J和215 J,0 ℃下DWTT剪切面积平均值为98%;母材、焊缝和热影响区硬度最大值为241HV10。研究表明,试制的海底尾水排放用X65MO钢级Φ1 219 mm×25.4 mm超厚壁螺旋埋弧焊管具有良好的力学性能,可满足API SPEC 5L（46版）标准和工程技术条件要求。     

X80级准ф1219mm×22.0mm螺旋埋弧焊管的研制

采用低C高Mn及Nb-Mo复合添加、微合金化设计和洁净化冶炼、控轧控冷工艺制造的X80级大壁厚热轧卷板,通过钢管低应力成型、焊接速度优选以及双探架超声波检测等技术,成功开发出X80级准ф1 219 mm×22.0 mm螺旋埋弧焊管。按标准要求对该产品进行了组批力学性能试验,试验结果显示:钢管管体横向屈服强度为580~670 MPa,抗拉强度为665~770 MPa,焊缝抗拉强度为695~760 MPa;焊接接头最大硬度小于268 HV10;-10℃管体横向平均冲击功大于319 J,热影响区平均冲击功大于183 J,焊缝平均冲击功大于137 J;0℃管体横向DWTT剪切面积均为100%。试验结果表明,钢管整体具有良好的力学性能和可焊性。     

X80级ф1219mm×22mm螺旋预精焊钢管研制

介绍了中油宝世顺(秦皇岛)钢管有限公司采用预精焊工艺生产的X80级ф1 219 mm×22 mm钢管的试制情况,并对该种焊管的试制过程和检验结果进行了详细的论述。检验结果表明:钢管制造工艺合理,焊缝及管体理化性能优良,成品钢管外观质量、几何尺寸控制良好,产品符合《OD1219mm×22.0 mm X80螺旋缝埋弧焊管技术条件》要求,并通过了国家石油管材质量监督检验中心的鉴定。     

螺旋埋弧焊管自动补焊工艺研究

针对螺旋埋弧焊管焊缝缺陷人工补焊的不确定性,采用X52钢级Φ610 mm×8 mm、X70钢级Φ1 016 mm×17.5 mm、X80钢级Φ1 422 mm×21.4 mm螺旋埋弧焊管,模拟生产中常见的穿透性缺陷、非穿透性缺陷进行自动埋弧焊补焊试验。试验结果表明,补焊焊缝的外观质量、无损检测、理化性能、金相组织等各项指标均优于标准要求。自动补焊工艺可减少施焊过程中的人为干预,稳定焊接质量,提升焊接效率。该工艺可满足多项标准的管线修补要求,在焊管行业推广应用具有可行性。     

X80螺旋埋弧焊接钢管静水压爆破试验研究

静水压爆破试验是对螺旋埋弧焊接钢管承载能力的验证。介绍了静水压爆破试验的原理,分析了钢管承压应力和起爆位置裂口方向、试验装置等。以1 219mm×22mm X80螺旋埋弧焊接钢管为例,进行静水压及爆破试验。结果表明:钢管内压19.5MPa、保压600s,未发现焊缝和管体泄漏;测试最高压力28.12 MPa大于理论计算值22.56 MPa,钢管静水压稳压测试和最高压力满足Q/SY GJX 130—2014《OD1 219mm×22mm X80螺旋缝埋弧焊管技术条件》水压试验要求。爆破口位于管体母材,爆破口为韧性断裂,爆破开口方向与理论分析一致。     

中俄东线X80钢级Φ1422 mm×30.8 mm钢管理化性能研究

为了系统地掌握我国生产的中俄东线X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm钢管的性能水平,通过力学性能试验、化学成分及显微组织分析等方法,研究了用于中俄东线天然气管道项目的 X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm钢管及钢板理化性能,对采用不同厂家钢板制造的钢管理化性能进行了对比分析。结果表明,中俄东线X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm钢管具有优良的理化性能,尤其是-5℃条件下的DWTT性能十分优良。由于钢板制造工艺的差异,各厂家钢板及所制钢管理化性能存在一定的差异,这种差异主要与显微组织有关。     

X80钢级直缝埋弧焊管的研制

介绍了国内某钢管公司Φ914 mm×15.9 mm和Φ1 219 mm×22 mm、X80钢级直缝埋弧焊钢管的试制过程,简述了其优化成型和焊接工艺,对不同厂家的钢板和试制钢管的理化性能进行了对比分析,并就所试制的X80级钢管和欧洲钢管公司同类产品实物质量进行了对比。结果表明:试制的两种规格X80级钢管完全符合标准要求,可进行批量生产。     

X90钢级大直径螺旋埋弧焊管的研制

为了响应管道建设向高强度、高压力的发展趋势,采用低C、高Mn和Mo-Cr-Ni-Cu-Nb-Ti合金设计体系和控轧控冷技术,开发出以粒状贝氏体为主,辅之少量板条状贝氏体铁素体的X90管线钢。通过对低应力成型技术及焊接技术等制管工艺的研究,成功开发出X90钢级Φ1 219 mm×16.3 mm超高强度螺旋埋弧焊管。按照标准对该产品进行了组批性能检测,结果显示,钢管管体横向屈服强度625~740 MPa,抗拉强度715~835 MPa,焊缝抗拉强度770~825 MPa;焊接接头最大硬度小于270HV10;-10 ℃下管体横向平均冲击功大于340 J,热影响区平均冲击功大于197 J,焊缝平均冲击功大于133 J;0 ℃下管体横向DWTT剪切面积均为100%。结果表明,开发的钢管具有优异的强度、塑性及韧性匹配,焊接性能良好。     

中俄东线用大壁厚螺旋埋弧焊管预精焊工艺研究

为了保证中俄东线天然气管道的正常生产,采用预精焊工艺试制了X80钢级Φ1 422 mm×21.4 mm大壁厚螺旋埋弧焊管,并对其焊缝力学性能、冲击韧性、显微硬度、化学成分和微观组织特征进行了分析。结果表明,预焊焊缝微观组织为板条马氏体,精焊内、外焊缝微观组织为针状铁素体+少量珠光体,焊缝边缘整齐美观,脱渣良好,能够消除内焊“马鞍形”焊缝。试验结果表明,试制的螺旋埋弧焊管各项性能指标完全满足中俄东线大壁厚天然气管道的生产技术条件,为X80钢级Φ1 422 mm×21.4 mm大壁厚螺旋埋弧焊管的生产提供参考。     

抗延性断裂X80厚壁直缝埋弧焊管的研发

为了满足油气输送管道对钢管止裂韧性的要求,采用超低C、低S、低P、无Mo或少量Mo以及Ni-Cr-Cu-Nb为主的合金设计体系和控轧控冷技术,开发出抗延性断裂的X80钢级Φ1 219 mm×33 mm厚壁直缝埋弧焊管。按照标准对该产品进行了夏比冲击性能、DWTT性能检测。检测结果显示,钢管管体屈服强度为570~665 MPa,抗拉强度为640~746 MPa,焊接接头抗拉强度为655~740 MPa;-10 ℃条件下母材夏比冲击功平均值达380 J,焊缝夏比冲击功平均值达165 J,热影响区夏比冲击功平均值达283 J;0 ℃条件下全壁厚DWTT试样剪切面积平均值＞80%。各项性能试验结果表明,开发的钢管满足抗延性断裂的要求,同时具有优良的低温韧性。     

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。     

X80钢级Φ1219mm×33mm/37.9mm热煨弯管研制

为了适应国内油气管道工程建设的发展趋势,研发了X80钢级Φ1 219 mm×33 mm/37.9 mm热煨弯管产品。通过大量的试验与研究,开发出了适用于X80钢级Φ1 219 mm×33 mm/37.9 mm母管用钢板;通过优化焊材匹配,创新小角度低线能量快速焊接的方法,获得了性能优良的母管焊接接头;通过母管与弯管制造工艺与性能的研究,掌握了X80钢级Φ1 219 mm×33 mm/37.9 mm "钢板-母管-弯管"的性能变化规律。研发出的X80钢级Φ1 219 mm×33 mm热煨弯管尺寸精良,性能优异,具备批量生产供货条件。作为技术储备,研制出了X80钢级Φ1 219 mm×37.9 mm热煨弯管产品。     

钢级管线钢焊管研制

介绍了X80及X100管线钢管的开发,重点针对国家高强度管道建设工程的需要,介绍了高强度大直径埋弧焊管机组以及为适应X80钢管生产进行的制管工艺技术方面的研究改进,包括开发出适应于高速焊接的高强度、高韧性焊接材料,使西气东输二线用1 219 mm×18.4 mm X80螺旋焊管焊速达到1.75 m/min;研究了X80管线钢经受焊接热循环后性能变化规律及组织特征,提出合理的焊接线能量参数。介绍了1 219 mm×18.4 mm X80螺旋埋弧焊管、1 219 mm×15.3 mm X100螺旋埋弧焊管实物产品性能。采用国产X80管线钢以及自主研究开发的埋弧焊接材料,成功开发出了X80钢级1 219 mm×18.4 mm螺旋埋弧焊管和1 219 mm×22 mm直缝埋弧焊管产品,目前已为西气东输二线工程生产X80螺旋埋弧焊管和直缝埋弧焊管超过100万t,并在螺旋焊管机组上进行了1 219 mm×15.3 mm X100螺旋埋弧焊管试制。     

X70MS螺旋埋弧焊管的研制

为了开发酸性服役条件下的管线用管,通过对耐酸管硬度控制的研究、X70MS钢级卷板化学成分的设计、焊接材料的合理匹配以及焊接工艺参数的调整,研制出了X70MS钢级Φ711 mm×9.5 mm规格耐酸性埋弧焊管,并对试制钢管进行了化学成分分析、显微组织分析、硬度测试、力学性能检验以及HIC和SSC试验。试验结果显示,焊管管体屈服强度为489～555 MPa、抗拉强度为597～607 MPa,焊缝抗拉强度为667～679 MPa,管体和焊缝硬度均小于250HV10,0 ℃下母材冲击功大于226 J,焊缝单个冲击功大于169 J;母材、焊缝和热影响区裂纹敏感率（CSR）、裂纹长度率（CLR）、裂纹厚度率（CTR）均为零;在72%SMYS、80%SMYS和90%SMYS三种载荷下SSC试样的拉伸面在10倍显微镜下均未发现断裂。试制结果表明,X70MS管材表现出良好的力学性能和耐酸性, 各项性能满足API SPEC 5L标准要求。     

全管体扩径对X80螺旋埋弧焊管力学性能影响规律研究

采用全管体扩径技术,研究了X80钢级Φ1 219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管扩径前后力学性能的变化情况。结果表明,随着扩径率的增大,屈服强度和抗拉强度均有不同程度的增加,屈强比也随之增大,冲击韧性略有下降,DWTT性能变化不明显。在扩径率为0.88%情况下,管体横向屈服强度提高了15.2%,抗拉强度提高了5.8%,屈强比增大了9.8%;管体横、纵向屈服强度一致性提高了51.8%。总体上通过全管体扩径,管材力学性能的一致性得到进一步提高。     

西气东输二线用X80级准Ф1219mm×22.0mm直缝埋弧焊管质量分析

通过对国产和进口的X80级准Ф1 219 mm×22.0 mm直缝埋弧焊管理化性能数据统计,分析了国内外X80级准Ф1 219 mm×22.0 mm直缝埋弧焊管在成分、组织设计和性能上的差异。结果表明,国产X80级准Ф1 219 mm×22.0 mm直缝埋弧焊管的拉伸性能、钢管管体和焊缝区冲击韧性的平均值与进口钢管基本相当,甚至超过进口钢管的水平,但国产钢管的强度、冲击韧性数据分散,显示出钢管产品质量稳定性或质量控制措施方面还存在一定的差距。     

西气东输二线工程用X80螺旋埋弧焊管热影响区性能分析

对西气东输二线工程用X80级φ1219 mm×18.4 mm螺旋埋弧焊管热影响区夏比冲击韧性和维氏硬度进行了统计分析.结果表明:X80螺旋埋弧焊管热影响区具有优良的力学性能,不同钢厂产品之间性能差异较小;热影响区夏比冲击功低于管体母材130 J;硬度低于母材15～24 HV10,存在明显的热影响区"软化"现象.随着钢级...