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。     

X80级热轧板卷与中厚板的机械性能及微观组织

韩国浦项钢铁公司(POSCO)为响应市场需求，开发了具有良好低温韧性的X80钢级热轧板卷及中厚板。对开发的14．6mm厚热轧板卷及用其所制造的螺旋焊管的微观组织进行了分析后认为：X80级钢的微观组织以针状铁素体为主。并对板卷和螺旋焊管进行了一系列机械性能试验，结果显示开发的X80级热轧板卷的各项性能均满足了标准要求。对开发的X80级、15．6mm和17．4mm中厚钢板及用其所制造的钢管也进行了相关的机械性能试验，结果表明：以针状铁素体和微小的多边形铁素体的复合组织构成的该．X80钢也同样具有较高的强度和韧性，能满足标准要求。     

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。     

外径1 422 mm的X80钢管材技术条件研究及产品开发

为了满足中俄东线天然气管道工程380×108 m3/a 超大输气量的要求,大口径、厚壁、高钢级钢管便成为了主要选择。为此,结合该管道工程用外径为1 422 mm 的X80 钢管材技术条件的研究制订过程,对国内外管线钢管技术标准进行了对比分析,同时对外径为1 422 mm X80 钢管材技术条件中的化学成分和止裂韧性等关键技术指标及制订过程进行了分析探讨,并对外径为1 422 mm X80 钢管的开发过程及产品性能进行了介绍。通过生产试制和产品检测,证明现有技术条件合理有效地解决了化学成分 控制、断裂控制、产品焊接稳定性等技术问题,不仅满足了工程要求,而且也适应生产情况,可以保障中俄东线天然气管道的本质安全。该研究成果可为中俄东线建设外径为1 422 mm X80 钢天然气管道提供技术支撑,同时对于其他天然气管道工程技术条件的制订也具有指导意义。     

武钢X80级热轧厚板卷的试制与生产

介绍了武钢X80级热轧厚板卷的生产设备、生产工艺控制。分析了X80级钢的化学成分和金相组织。对X80级热轧板卷及用其所试制的螺旋埋弧焊管的拉伸、冷弯、硬度、系列温度冲击韧性、DWTT等性能进行了测试。结果表明，武钢采用控轧和强制加速冷却工艺生产的17．5mm和15、3mm厚X80级热轧板卷强韧性高，焊接性能良好；组织为针状铁素体加少量弥散分布的岛状组织，其性能和组织符合API 5L和中国石油天然气集团公司对X80级管线钢的标准要求，可满足X80钢级螺旋焊管的制管要求。     

外径1422mm的X80钢级管材技术条件研究及产品开发

为了满足中俄东线天然气管道工程380×10~8 m~3/a超大输气量的要求,大口径、厚壁、高钢级钢管便成为了主要选择。为此,结合该管道工程用外径为1 422 mm的X80钢管材技术条件的研究制订过程,对国内外管线钢管技术标准进行了对比分析,同时对外径为1 422 mm X80钢管材技术条件中的化学成分和止裂韧性等关键技术指标及制订过程进行了分析探讨,并对外径为1 422 mm X80钢管的开发过程及产品性能进行了介绍。通过生产试制和产品检测,证明现有技术条件合理有效地解决了化学成分控制、断裂控制、产品焊接稳定性等技术问题,不仅满足了工程要求,而且也适应生产情况,可以保障中俄东线天然气管道的本质安全。该研究成果可为中俄东线建设外径为1 422 mm X80钢天然气管道提供技术支撑,同时对于其他天然气管道工程技术条件的制订也具有指导意义。     

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。     

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。     

-45℃低温环境用X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm站场直缝焊管的开发及性能研究

针对中俄东线天然气管道工程用站场低温管的技术要求,通过对焊管焊接工艺、焊材匹配及扩径工艺的研究,开发出了-45℃低温环境用X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm站场直缝焊管,并对焊管力学性能进行了检验。检验结果表明,焊管管体屈服强度为606～660 MPa,抗拉强度为681～737 MPa,屈强比为0.85～0.91,-45℃时冲击功平均值为327 J, DWTT剪切面积平均值为57%;焊缝冲击功平均值为144 J,热影响区冲击功平均值为225 J。各项性能指标均满足《中俄东线天然气管道工程站场低温环境用管材、管件技术条件第5部分:站内钢管》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。     

X70、X80螺旋埋弧钢管开发

针对国内外标准对X70、X80焊管的技术指标要求,分析了低合金、高强韧性X70、X80热轧卷板化学成分与焊接材料合金体系及组分研究确定方法;结合目前制约国产X70、X80螺旋钢管发展的残余应力技术瓶颈,通过不同制管生产过程中,不同工序下残余应力大小分布情况的比对,提出了螺旋埋弧焊管残余应力控制方法。通过印度瑞莱斯天然气管线工程及中俄东线管道项目工程批量生产证明:经采用研究开发的低合金高强韧性卷板及焊接材料,合理的残余应力控制方法所生产的X70、X80螺旋焊管产品强韧性及残余应力控制良好,各项性能技术指标均能满足技术条件要求,产品实物质量达到国内先进水平,填补国内外空白。     

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。     

小壁厚X80M钢螺旋缝埋弧焊管的研制

根据克拉苏气田输气管道工程的需要,渤海装备新疆钢管有限公司对X80M钢813 mm×11 mm螺旋缝埋弧焊管进行了试制,详细介绍了此种焊管的试制过程和检验结果。检验结果表明,研制开发的小壁厚X80M钢螺旋缝埋弧焊管外观质量、几何尺寸、力学性能、金相及硬度、无损探伤等技术指标均符合标准要求。完全满足克拉苏气田输气管道工程（大北-克拉2段）管线对高止裂性能的要求。     

X80钢级Φ1 524 mm×23 mm螺旋埋弧焊管试制

为了开发高钢级、大直径、厚壁螺旋埋弧焊管,与国内钢铁公司联合研发了X80钢级、超厚壁（23 mm）热轧卷板,卷板化学成分设计采用低C并添加微合金元素细化晶粒,获得超纯净、高强度、高韧性等性能优良的热轧卷板。用该卷板进行了X80钢级 Φ1 524 mm×23 mm螺旋埋弧焊管试制,通过成型、焊接等制管工艺的优化设计和实施,有效解决了在超厚壁、高钢级钢管生产中极易出现的焊缝及热影响区（HAZ）低温冲击韧性指标数据分散、不集中的问题。试制产品经内部型式试验和第三方检测评价,其质量和性能指标符合相关验收要求,具备批量生产能力,为高钢级、大壁厚螺旋埋弧焊管的工艺设计提供了参考。     

新一代大输量油气管材制造关键技术研究进展

针对目前大输量油气管道建设的需要,分析了新一代大输量油气管道用X80钢级大直径、厚壁埋弧焊管制造及应用的几个热点问题和关键技术。主要包括:基于良好焊接性的管材合金成分设计;X80钢级厚壁管线钢低温韧性及DWTT控制;厚壁管材多丝埋弧焊焊缝及热影响区韧性控制技术;大直径、厚壁X80埋弧焊管残余应力控制以及适合于现场施工自动焊的管端几何尺寸高精度控制技术等。旨在为我国X80钢级大直径油气输送管材工程化生产和超大输量管线建设提供支持和参考。     

X80钢级φ1219×18.4mm螺旋焊管的研制与应用

X80钢级φ1219mm×18.4mm螺旋埋弧焊管、X80管线钢焊接材料(焊丝、焊剂)等新产品,是为满足西气东输二线工程的急需而开发的。该产品应用了低碳、高铌钢的合金体系,实现了18.4mm热轧卷板的大批量工业化生产。研制成功的X80钢级φ1219mm×18.4mm螺旋埋弧焊管,各项技术指标均满足Q/SYGJX0102-2007《西气东输二线工程用螺旋埋弧焊管技术条件》要求。目前,该产品已应用于西气东输二线管道工程。     

西气东输二线国产X80螺旋埋弧焊管性能分析

简要介绍了国内外X80管线钢的应用情况,重点对西气东输二线工程用国产X80、1 219mm×18.4mm螺旋埋弧焊管的化学成分、拉伸试验、冲击试验、DWTT等试验结果进行了统计分析。结果表明:其化学成分特点是低C高Nb,管体组织以粒状贝氏体为主,强度达到了X80钢级要求,且低温冲击韧性和DWTT性能良好,符合西气东输二线管道工程标准要求。     

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。     

大壁厚螺旋埋弧焊管超声波串列式自动扫查的应用

为了提高中俄东线天然气管道用X80钢级Φ 1 422 mm×21.4 mm大壁厚螺旋埋弧焊管焊缝中部缺陷的检出率,针对常规自动超声波探伤反射回波低、存在漏检风险等问题,采用增加串列式探头组合扫查方法,实现对焊接接头中部位置可能出现的钝边未熔合、钝边未焊透等垂直检测面方向的面积型缺陷的准确检出。试验结果表明,串列式探头的应用形成了焊缝中部独立声束扫查,有效地提高了钝边未熔合、钝边未焊透等缺陷的检测可靠性,使产品质量得到了保障。     

X80M级准1219 mm×18.4 mm螺旋埋弧焊管全壁厚补焊工艺研究

利用夏比冲击、显微硬度和拉伸试验对6种焊材在相同补焊工艺下的全壁厚刨透补焊焊缝进行了性能对比研究,筛选出焊缝性能较优的对应补焊焊材。并以此焊材作为X80M级φ1219 mm ×18.4 mm螺旋埋弧焊管焊缝缺陷手工修补用专用焊材,进行了不同补焊工艺参数的全壁厚刨透补焊试验,并对补焊焊缝进行低温冲击试验,通过比较确定出X80M级φ1219 mm×18.4 mm螺旋埋弧焊管全壁厚刨透补焊工艺方案。结果表明,上海焊接器材厂生产的SH J557焊条用于X80M级φ1219 mm×18.4 mm螺旋埋弧焊管焊缝缺陷全壁厚刨透手工修补更为合适,各项性能指标更高;确定的补焊工艺参数合理可行,确保了补焊焊缝的质量和钢管的批量化生产。