俄罗斯高强度管线钢焊接接头热影响区组织及性能研究

通过建立模拟焊接热循环的热力学和动力学(ТКД)模型,研究了X80,K70和X90三种强度级别管线钢焊接热影响区(HAZ)奥氏体相变,探讨了最高加热温度和冷却速度对焊接热影响区组织与性能的影响以及硬度与冷却速度的关系。研究结果表明:三种强度管线钢相比,X90钢中Ni,Cu和Mo含量较高,导致奥氏体相变温度降低,从而使组织硬度较高;当冷却速度超过35℃/s时,熔合线附近形成较高硬度的马氏体组织,焊接时X90钢中可能产生冷裂纹;建立焊接热循环的热力学和动力学模型法可用于预测大直径钢管焊接时热影响区不同部位组织的形成情况。     

螺旋埋弧预精焊内焊焊缝及HAZ硬度试验研究

针对螺旋埋弧预精焊生产过程中偶尔发生的内焊焊缝及热影响区（HAZ）硬度超标的问题,以X80M管线钢管的生产为例,通过对焊接坡口、预精焊匹配参数、焊接参数及工艺等的调整试验,研究了参数变化对内焊焊缝及HAZ硬度的影响。试验及分析结果表明,在X80M管线钢管生产过程中,调整焊接参数和焊接工艺在一定程度上可以有效降低内焊焊缝及HAZ的硬度,从而保证螺旋预精焊两步法生产的钢管的力学性能。     

泡沫欠平衡钻地热井井筒多相流特性研究

针对泡沫钻超高温地热井井筒泡沫流体可能发生相态变化的情况,提出了地热井泡沫钻井井筒物性参数计算方法。基于泡沫相变判别模型,结合泡沫钻井理论模型和气体钻井理论模型,建立了适用于超高温地热钻井的高温泡沫相变耦合流动计算模型。通过数值计算,得到了井筒物性参数分布。计算结果表明,井筒是否相变取决于气液注入比和地层温度;同时,泡沫流体在高温下发生相变后,其物性参数均有较大突变,但在一定的注入气液比条件下仍能保证有效携岩。     

CO2井筒相变流动温度压力计算模型研究

CO2在井筒流动过程中的气液相变对井筒温度、压力分布的计算有较大影响。CO2流体在气液相变段的流动属于两相流动,目前常用的计算方法均未考虑该气液混合段的两相流计算。文章从传热学及两相流理论出发,建立了井筒流体相变过程中温度、压力分布的耦合计算新模型;考虑沸腾传热和凝结传热的影响,对流体相变过程中井筒总传热系数进行了修正。该模型主要创新在于可以对CO2流体相变过程中气液混合段的温度、压力进行求解,并能对该混合段气液组分含量变化的动态过程进行计算。运用此模型对吉林油田H75-29-7井压力、温度、质量含气率进行了计算,计算结果与实测结果对比显示本模型计算精度较高。     

考虑相变的凝析气井产能方程

凝析气井生产过程中,出现反凝析后储层表现为油气多相渗流特征,单相气井的产能方程已不适应凝析气井。在凝析气藏稳态理论基础上,建立了考虑相态变化的凝析气井多相流产能方程,在产能方程中引入油气两相拟压力函数,并可以计算凝析气藏中压力剖面,从而计算随压力分布的合理储层参数。结果表明,随地层压力的不断降低,由于凝析油的析出,降低了气相渗透率。考虑相变的凝析气井产能方程的计算结果小于单相气井的产能方程,并且差值不断增大。     

多孔介质内高含蜡凝析气-液-固相变热力学模型分析

高温高压且高含蜡的深层凝析气藏开发过程中,多孔介质的界面效应对凝析气体系的相态,尤其是对析蜡量具有重要影响.在基本的凝析气三相相变热力学模型基础上,考虑毛管力和吸附作用的影响,首次建立了包含毛管力和吸附的四相闪蒸热力学模型.使用此模型对某一凝析气体系进行了析蜡量计算,并用实验结果进行了对比.计算结果表明,该模型能够反映多孔介质内气-液-固相变的基本规律,多孔介质的界面效应不能忽略.     

X80级管线钢冲击韧性及其有效晶粒研究

对某厂X80高钢级管线钢母材、焊缝、热影响区进行了夏比冲击韧性试验,对其有效晶粒进行了研究。试验发现热影响区的夏比冲击功值较低,认为应当把HAZ的CVN值作为冲击载荷条件下焊接接头的一个评判特征值。有效晶粒和冲击韧性值相互关联。     

低沸物过热亚稳态与相变爆炸

利用热力学及动力学理论分析了相变爆炸产生的原因。介绍了计算过热极限温度的常用公式,并以低沸物贮存与运输过程中预防相变爆炸的发生提出了指导性的措施。     

旋流喷嘴内超临界流体闪蒸过程的数值模拟

旋流喷嘴内超临界流体中沥青溶质的体积分数分布对颗粒成形有重要影响。根据减压相变传质传热理论开发了闪蒸相变模型,采用自定义函数(UDF)的方式植入到CFD软件Fluent中。将闪蒸相变模型耦合多相流混合模型用于研究旋流喷嘴内超临界流体的闪蒸相变过程,分析旋流喷嘴内压力、速度、温度和各相浓度分布,以预测旋流喷嘴对颗粒成形的影响。结果表明,旋流喷嘴内三相介质分层流动,从而实现戊烷溶剂与沥青溶质的预分离,有利于形成粒径较小且密实的沥青颗粒。     

X80钢管道焊接技术

X80钢的焊接方法包括焊条电弧焊、药芯焊丝半自动焊、熔化极气体保护自动焊以及上述焊接方法的组合.其中焊条电弧焊主要用于主线路返修和连头的焊接,药芯焊丝半自动焊和熔化极气体保护自动焊主要用于主线路焊接.X80钢的预热温度主要通过理论计算、斜Y型坡口焊接裂纹试验和插销冷裂纹试验三种方法确定.X80钢填充和盖面焊接,当采用半自动或全自动焊接时和X70钢的焊接方法相同.如果采用低匹配进行X80钢焊接,焊缝会产生应变,因而需要焊缝具有更高的韧性以防止在缺陷处产生裂纹,所以焊接材料和母材金属采用高匹配.     

多丝埋弧焊热影响区冲击韧性分析

热影响区的热循环是决定焊后热影响区组织和性能的重要因素。以X80级管线钢为研究对象,通过不同焊接线能量下的热模拟试验和实际工艺试验对热影响区的冲击韧性进行了比较,并结合热源的数学模型进行了简单分析。结果表明焊接线能量与焊接过程中热影响区的有效热输入存在差别,在进行焊接热模拟试验中,应根据实际工况对试验条件进行修正,以提高试验的准确性和指导性。最后,给出了实际生产中X80级管线钢热影响区冲击韧性的优化措施。     

X80管线钢环焊缝的焊接工艺研究

以目前在我国管道建设中使用的最高钢级X80管线钢为研究对象,采用焊接工艺试验、力学性能测试及显微分析技术研究了CO2气体保护焊工艺下X80管线钢焊接接头的性能和热影响区的组织变化规律。结果表明:采用设计的工艺参数对X80管线钢进行焊接,X80管线钢母材及其焊接接头的显微组织均为针状铁素体和晶内针状铁素体,可以得到合格的焊接接头,能够满足管道建设工程的需要。     

Nb-Cr X80管线钢冷裂敏感性分析

采用碳当量法、焊接冷裂纹敏感指数法、最高硬度HV10(max)公式法、SHCCT曲线图、焊接热影响区最高硬度试验、斜Y形坡口对接裂纹试验、残余应力的数值模拟和插销试验评价了Nb-Cr X80管线钢产生冷裂纹的敏感性。理论分析与试验结果表明,Nb-Cr X80管线钢的冷裂倾向性较小。综合理论分析和试验数据,并考虑到管道安装焊接施工中钢管湿度高、装配拘束应力大的实际情况,认为Nb-Cr X80钢管0℃以上环境温度焊接时,采用低氢型焊接材料或进行根焊时预热温度≥50℃即可,采用纤维素型焊条进行根焊时预热温度≥100℃即可。     

X80钢焊接热影响区脆化软化现象热模拟试验研究

为了研究X80管线钢焊接热影响区(HAZ)组织及力学性能随冷却速度和焊接线能量的变化规律,采用热模拟试验的方法,对特定化学成分和原始金相组织的26.4 mm厚X80管线钢进行了热模拟试验。试验结果表明:通过采用加速冷却或高熔敷率低线能量焊接工艺,可以适当提高热影响区冷却速度,达到细化热影响区晶粒、改善或消除热影响区脆化软化的目的,有效改善了X80管线钢热影响区强韧匹配,提高了产品合格率。     

高强度管线钢焊接接头不同缺口位置的断裂韧性研究

采用夏比冲击试验,研究了X65级高频焊管、X80和X100级埋弧焊管焊接接头不同缺口位置的断裂韧性,用扫描电镜和金相方法分析了冲击试样断口特征和微观组织。结果表明,高钢级管线钢高频焊接焊缝处的断裂韧性最低,其冲击功大小与热处理工艺密切相关;而埋弧焊接热影响区断裂韧性在熔合线处最低,其主要原因是此处的组织为粗大的粒状贝氏体,而且强度越高焊接热循环对管线钢的作用越强,在熔合线附近更容易产生粗大组织,使断裂韧性降低。讨论了油气输送管道用钢管标准和技术条件对焊缝和热影响区冲击试样缺口位置的规定。     

管线钢平面应变断裂韧性经验模型研究

为了研究高钢级管线钢断裂韧性受试样厚度影响的变化规律,对X80管线钢不同厚度的试样进行了系列断裂韧性试验,建立了X80管线钢平面应变断裂韧性和临界壁厚关系的经验估算模型。基于试验结果以及三维断裂力学理论和准则,对所建立的经验模型进行了验证。结果表明,对于X80管材,平面应变的临界壁厚大约在50 mm,与厚壁弯管的爆破试验结果基本吻合;经验估算模型的预测结果较为准确,能够满足工程应用的需要。     

2205双相不锈钢焊接热影响区热模拟组织与冲击韧性

2205双相不锈钢(DSS)综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,具有良好的综合性能,然而在焊接过程中最为突出的问题是热循环对热影响区(HAZ)组织和性能的影响.采用热模拟试验技术,研究了不同t8/5参数的单次热循环和多次热循环对焊接HAZ组织与性能的影响.研究结果表明,不同的t8/5对组织形态和相比例有着较大的影响,二次热循环能改善焊接HAZ的冲击韧性.     

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。