去应力退火对X80焊管残余应力影响分析

为了提高焊接质量,降低X80直缝埋弧焊管制造过程中产生的残余应力,采用ABAQUS有限元分析软件对焊管合缝、焊接和去应力退火三个关键工序中产生的应力进行了分析计算。结果显示,合缝过程中,管坯的内、外表面应力分布从焊缝位置到焊缝180°处呈波动式增加,应力值从20 MPa升至550 MPa;焊接完成后,焊缝处和焊缝180°处焊接应力最大,约为350 MPa,从焊缝10°到180°范围内应力逐渐增大,相比较合缝工序,下降了约200 MPa,但残余应力仍然很大;以600℃去应力退火为例,退火前后,管坯内、外表面的残余应力下降了约50%。结果表明,去应力退火具有减小和均匀X80厚壁直缝埋弧焊管残余应力的作用,残余应力值随着去应力退火温度的升高而逐渐降低,焊管制造过程中,应兼顾经济效益和综合性能,选用最佳消除残余应力的工艺,提高焊管质量。     

焊管残余应力研究进展及展望

在焊管制造过程中需进行弯曲成型、焊接、水压、弯管、防腐等工艺过程,这些工艺过程造成的残余应力关系到焊管的服役寿命。介绍了焊管残余应力的研究方法、研究成果。指出,焊管的残余应力与其成型工艺关系重大,一般直缝焊管的残余应力水平低、分布均匀,螺旋焊管的残余应力水平高,且分布均匀性差。水压试验和扩径可以有效降低残余应力,但水压和扩径参数与残余应力的具体关系仍需要进行大量研究才能确定。最后指出,对切环法与磁测法的应用、螺旋焊管成型的精确模型、残余应力沿厚度方向的分布等问题仍需要进行深入研究。     

焊后热处理改善管道直焊缝残余应力的数值模拟研究

以X80钢级Φ1 219 mm直缝埋弧焊管为研究对象，采用有限元软件ABAQUS，通过顺序耦合算法和移动热源子程序及生死单元形式，对钢管直缝焊和经热处理后焊缝的残余应力进行了数值模拟，分析焊后热处理对焊缝残余应力的改善作用。结果表明，焊缝等效最大残余应力和轴向拉应力均出现在外层焊缝的中心处，局部焊后热处理能降低焊缝的残余应力，等效峰值应力由560 MPa左右降低到约430 MPa，降低了23.2%；焊缝轴向拉应力也由450 MPa降低到370 MPa。焊后热处理对残余应力分布影响不大，但能使焊接接头的应力变得更为均匀。     

虚拟制造技术应用于焊管生产的探索

虚拟制造技术是近几年出现的先进制造技术之一,是一个跨学科的综合性技术.从焊管行业的角度介绍了虚拟制造技术在焊管生产领域的应用发展前景,探讨了该技术在成型辊设计与制造、直缝焊管机组的设计、直缝焊管生产中的变形过程和成型力的控制以及螺旋焊管生产中管体残余应力的控制等四个方面的应用.     

内胀和外控成型螺旋焊管残余应力的测试和比较分析

本文使用应力完全释放法测定了用两种制管工艺制造的螺旋焊管在水压试验前后残余应力的分布。认为螺旋焊管的残余应力是成型工艺引起的残余应力和焊接残余应力叠加的结果。两种工艺制造的螺旋焊管的残余应力有较大差异，水压试验对消除残余应力有较明显的效果。从防止应力腐蚀来看，在钢管外表面，内胀管的残余应力状态比外控管要好。     

螺旋缝埋弧焊管的水压和稳压试验及残余应力

对外径 660mm、壁厚 7 1mm国产内胀成形X60钢级螺旋缝埋弧焊管的未水压、水压后和稳压后 3种管段样品 ,用机械切割应力释放法进行了内外表面残余应力的测试。试验结果分析表明 ,油气输送管出厂前的水压试验以及油气管道施工完毕后的稳压试验均会使螺旋缝埋弧焊管内外表面总体残余应力分布趋于均匀 ,并且明显降低内表面残余应力 ,特别是对呈残余拉应力的焊缝区域作用更大。研究分析认为 ,把我国螺旋缝埋弧焊管水压试验压力从 0 9SMYS提高到1 0SMYS ,甚至接近焊管屈服强度 ,可消除或降低螺旋缝埋弧焊管有害的残余拉应力。     

基于ANSYS的直缝埋弧焊管焊接过程数值模拟

直缝埋弧焊管焊后残余应力是导致焊管应力腐蚀裂纹产生的主要原因.以有限元计算理论为基础,使用ANSYS软件给出了直缝埋弧焊管包括预焊、内外精焊在内的整个焊接过程的数值模拟方法,并对典型规格的直缝埋弧焊管焊接过程进行了模拟计算,给出了焊后管体的残余应力分布及应力峰值.     

大口径直缝焊管扩径后外表面周向残余应力的估算

通过对直缝焊管扩径过程变形机制的分析,导出了用环劈法估算扩径后焊管外表面周向残余应力的公式.实测结果证实,用该公式估算的σθ能正确反映扩径后直缝焊管外表面周向残余应力的分布状态和峰值水平.但对于扩径前的直缝焊管,用该公式估算的σθ仅近似反映焊管外表面周向残余应力分布的中值水平.     

板卷连续成型制造直缝埋弧焊管工艺介绍

通常直缝埋孤焊钢管的成型工艺主要有UOE法、CFE排辊成型法、RBE辊弯成型法,JCOE成型法、C成型法和PFP逐步折弯成型法等,其中只有CFE排辊成型法采用钢卷.本研究介绍了国内某直缝埋弧焊管制造企业采用自行研制的板卷连续成型设备,制造直缝埋弧焊管的生产工艺.与其他直缝埋弧焊管成型工艺及产品质量比较,其成型稳定性较高,原料成本较低,比HFW焊管质量更稳定可靠,比螺旋埋弧焊管原料性能更具优势.同时指出了用该成型工艺制造小管径薄壁直缝埋弧焊管的市场优势.     

X80级管线钢管及感应加热弯管的研制和试验

介绍了华北石油钢管厂X80钢螺旋埋弧焊管、直缝埋弧焊管及感应加热弯管的研制情况。一系列研制检测数据表明：现有的成型、焊接工艺和材料能够满足X80钢埋弧焊管的制造要求;X80钢螺旋缝和直缝埋弧焊管的批量试制结果全部符合“X80级管线钢管应用工程”钢管技术条件的要求;从原材料生产到钢管制造可以达到稳定的批量生产要求。同时指出,X80级管线钢和钢管在强度测试、拉伸试验试样制备、DWTT试验的异常断口判定以及碳当量的计算公式等方面,相应的公认技术标准还不够完备,应在应用过程中完善标准。     

厚壁螺旋埋弧焊管焊缝反弯试验断裂原因分析

为了探寻厚壁螺旋埋弧焊管焊缝反弯试验断裂的原因,对壁厚21.4 mm的螺旋埋弧焊管焊缝反弯试样断口进行了分析。结果表明,此次反弯试样的断裂主要原因是内焊部位纵向断续分布多处凝固裂纹,尺寸较大夹杂物也在一定程度上破坏了焊缝的韧性,加速了试样的断裂。可通过控制钢管成型角稳定性、保证钢带有效变形量以及调整焊缝形貌变宽变平的方式降低管坯成型残余应力和焊接应力,从而避免内焊凝固裂纹的产生;还可选用杂质含量低的优质碱性焊剂,保证对焊剂进行烘干以及杂质筛除等措施来避免焊缝产生尺寸较大的夹杂物,提升焊缝质量。     

三种高钢级大直径焊管残余应力分布规律研究

采用盲孔法较为系统地对UOE,JCOE和SAWH三种管型的高钢级大直径焊管的残余应力进行了测试,获得了三种管型焊管残余应力分布规律.UOE焊管的残余应力水平较低,分布较均匀,平均周向应力水平为28 MPa,峰值周向拉应力为104 MPa,在焊缝内壁出现;JCOE焊管的残余应力水平略高于UOE焊管,分布均匀性较UOE焊管...     

螺旋焊管成型角的合理选择

介绍了成型角与带钢宽度和螺旋焊管直径的关系 ,通过对成型角与焊缝应力关系以及成型角与生产能力的关系的分析 ,指出螺旋焊管的成型角取 4 0°～ 75°比较合适     

管线钢管承压时焊接接头的应力分布研究

为了掌握管线钢管承压时焊接接头的应力分布情况,采用ANSYS有限元数值模拟软件建立了直缝双面埋弧焊管二维平面模型及三维立体模型,分析了钢管内部承压时焊接接头的应力分布,结果表明:钢管焊接接头等效应力的峰值出现在热影响区;三维模型的应力值大于二维模型,且随内压的增加而增大,并向焊缝处靠近。焊缝的几何尺寸对钢管承压能力也有显著的影响,适当的内外焊缝熔宽和熔深能够提高钢管的承压能力。     

大直径螺旋埋弧焊管成型过程中的管形控制及应力补偿

为了更好地控制螺旋埋弧焊管成型质量,提高管形控制精度,针对成型器自身特性、成型角的选择和微调、递送线位置等影响管形的几个关键因素,对螺旋埋弧焊管成型过程中对钢管几何尺寸的影响进行了分析。分析结果表明,成型过程中的管形控制、成型后钢管的应力补偿以及钢管吊装、储存、运输甚至施工过程中的管端保护是提高焊管成型质量的重要控制因素。同时根据分析结果提出了大直径螺旋埋弧焊管在成型过程中管形控制的方法和措施。     

大直径超薄壁螺旋焊管稳定成型技术研究

为了提高大直径超薄壁螺旋焊管管坯成型过程中的稳定性,提高钢管几何精度,降低管坯开缝、错边缺陷几率,对大直径超薄壁螺旋焊管成型难点进行了分析并提出了改进方法。通过设计安装在线内撑辊装置和错边压平装置来提升成型器对管坯管型的控制能力。方案实施后成功试制了Q345NS钢级Φ3 020 mm×12 mm大直径超薄壁螺旋埋弧焊管。应用结果表明,该优化改进方案可有效控制大直径超薄壁螺旋焊管的直径、椭圆度公差,降低管坯开缝引起的内焊烧穿缺陷和焊缝错边的几率,实现了大直径超薄壁螺旋焊管精确稳定成型的目的。     

螺旋埋弧焊管焊缝两侧圆度的分析

主要分析了成型机之前的工序及扩径机对螺旋缝埋弧焊管焊缝两侧圆度的影响，提出了要提高钢管焊缝两侧的圆度，必须从拆卷开始进行生产工艺全过程的控制。可为有效解决螺旋缝埋弧焊管焊缝两侧的不圆问题提供参考。     

提高螺旋焊管焊道外观质量的工艺措施

分析了影响螺旋焊管焊道外观质量的因素,详细介绍了在忠武线、双兰线等长输管线的螺旋焊管生产过程中,为改善外焊道的外观质量所采取的工艺技术措施,如焊接工艺参数的优化设计、焊丝形位参数的调整、焊剂流量的合理控制以及如何选择工艺性能良好的焊剂和如何控制符合焊接要求的成型缝等,以满足管线钢管外防腐对焊道外观质量的要求.     

耐硫酸露点腐蚀用Q345NS超大管径螺旋埋弧焊管的开发

采用低C、低S,添加Cr、Cu、Sb等合金元素和洁净化冶炼、控轧控冷工艺生产的耐硫酸露点腐蚀用Q345NS热轧卷板,通过优化成型器结构和焊接工艺参数,选用耐酸性焊接材料,控制焊接热输入、钢管成型残余应力等措施,开发出了耐硫酸露点腐蚀用Q345NS超大管径螺旋埋弧焊管,并对其化学成分、显微组织、力学性能、耐酸性能进行了检测。结果表明,焊管管体屈服强度为374～398 MPa,抗拉强度为498～526 MPa,焊缝抗拉强度为510～531 MPa,管体、焊缝及热影响区夏比冲击试验韧脆转变温度分别达到-50 ℃、-30 ℃、-30 ℃;按照GB/T 28907—2012附录A规定进行均匀腐蚀全浸试验,在温度20 ℃、硫酸浓度20%、全浸24 h以及温度70 ℃、硫酸浓度50%、全浸24 h两种试验条件下,与Q235B材质相比,Q345NS螺旋钢管耐硫酸露点腐蚀性能具有明显的优势;该钢管表现出良好的力学性能和耐酸性能。