环焊缝强度匹配对长输管道性能的影响

环焊缝强度匹配是天然气管道研究与应用的热点问题.介绍了焊接接头匹配性的概念,阐述了不等强匹配对长输管道极限载荷、韧性、残余应力、缺陷容限等的影响,最后提出了在长输管道环焊缝强度匹配领域需要解决的技术问题.     

X80级管线钢管工程应用的几个问题

在对国内外大量文献和实际管道建设情况调研分析的基础上,结合国内X80级管线钢管的研究开发和产品试制结果,对我国管道界普遍关心的X80级管线钢管工程应用中的几个问题进行了论述.结果表明,采用高压输送及选用高钢级管材可以大量节约建设成本,是天然气管道发展的重要趋势.X80级已是国际上成熟的和标准的管线钢钢级,国际上在管道设计、生产、施工和运营等方面已有成熟经验.国内经过几年的研究开发首批试制的X80级管线钢管质量指标满足要求严格的X80级管线钢管应用工程标准要求,钢管实物质量与国外同类产品处于同一水平.国际上对输送普通天然气的X80级管道的断裂控制问题已经解决,根据对X80级管道启裂韧性和止裂韧性的分析研究及管道运行安全性的分析,用减薄壁厚的X80级替代X70级是安全的,也是可行的.未来X80级管线钢管在国际上的应用将会越来越广泛.实施X80级管线钢管工程应用是十分必要的.建议在未来大口径高压输气管线中优先选用X80级管线钢管.     

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。     

西气东输管道裂纹的韧性减速机理研究

将动态断裂力学的基本原理、基本方法和止裂判据与壳体动力学的有限元方法相结合,形成了求解输气管道裂纹扩展问题的数值分析方法。对于高韧性钢,塑性功卸载引起的热耗散不可忽略。为此根据瞬态裂纹扩展条件下的整体能量平衡方程,在有限元中构造了求解瞬时速度的迭代算法。其中以材料的热耗散比率为主要构成的动态断裂韧性由实验测得,在计算中作为裂纹扩展速度的函数代入,形成韧性减速机理。为了给出计算需要的参数,推导了双试件DWTT法测定热耗散比率的公式。     

高钢级管线钢中有效晶粒尺寸及与CVN关系研究

利用EBSD对系列高钢级管线钢(如X65,X70,X80)影响其韧性的晶体学参数进行了研究,发现高钢级管线钢中对材料韧性起到积极作用的是晶界取向差大于15°的晶粒,而且研究大于35°取向差的晶粒对管线钢的参数研究是没有意义的;有效晶粒尺寸、晶界取向差频度分布、大角度晶界对小角度晶界比率是高钢级管线钢研究的重要参数;晶粒尺寸越细、有效晶粒越小、高角度(大于50°)品粒频度越高,高钢级管线钢的韧性越好.     

延迟加速冷却对X100管线钢组织与性能的影响

采用热模拟技术、显微分析方法和力学性能测试等手段,研究了X100管线钢在延迟加速冷却工艺条件下的组织与性能的变化规律.结果表明,通过初始冷却温度为620℃的延迟加速冷却,试验钢X100的显微组织为复相(BF+GF),具有优良的强韧特性.在延迟加速冷却过程中,随初始冷却温度的降低,BF的体积分数减小,导致材料强韧性降低.     

高钢级管线钢的组织特征和强韧性

背散射(EBSD)和扫描(SEM)电子显微镜及力学性能试验表明,微合金化X70、X80和X100管线钢的组织由针状铁素体、粒状贝氏体和少量下贝氏体组成;随钢的有效晶粒尺寸降低、贝氏体含量增加以及组织均匀性提高,高钢级管线钢的强韧性明显增加。     

含缺陷油气管道剩余疲劳寿命的预测

采用Paris公式计算分析了含轴向表面裂纹油气输送管的疲劳裂纹扩展过程 ,通过含缺陷油气输送管的全尺寸实物疲劳试验 ,对所采用的含缺陷管道疲劳寿命预测方法的计算结果做了实验验证 ,结果表明 ,含缺陷管道的疲劳寿命数值计算结果与实物试验结果基本吻合 ,采用Paris公式以及Zahoor等提出的管道表面裂纹尖端应力强度因子表达式进行油气输送管道的疲劳寿命计算分析是可行的。由分析和计算得知 ,含表面裂纹缺陷钢管疲劳加载周期为 1465次 ,考虑安全裕度 ,其剩余疲劳寿命约为 2 0a。含外表面裂纹疲劳扩展过程分为疲劳裂纹稳定扩展和疲劳裂纹快速失稳扩展两个阶段 ,前者的扩展周期较长 ,后者的扩展周期相对较短。     

高压高韧性管道裂纹减速扩展研究

将动态断裂力学的基本原理、方法和止裂判据与壳体动力学的有限元相结合,形成了求解输气管道裂纹扩展问题的数值分析方法。根据瞬态裂纹扩展条件下的整体能量平衡方程,在有限元中构造了求解瞬时速度的迭代算法。其中以材料的热耗散比率为主要构成的动态断裂韧性由实验测得,在计算中作为裂纹扩展速度的函数代入,形成韧性减速机理。为了测定计算需要的参数,推导了双试件DWTT法测定热耗散比率的公式。研究成果为国家西气东输工程提供了可靠性评估的依据。     

MTS万能材料试验在石油管材止裂韧性测试中的应用

建立起以ＭＴＳ８１０．１５万能材料试验机为主体的止裂韧性试验装置，对石油天然气输送管材进行了平面应变止裂韧性测试，结果表明可以运用ＭＴＳ万能材料试验机进行材料止裂韧性试验，并对材料的止裂韧性进行了分析探讨。