基于应变设计的X80螺旋埋弧焊管

研究了应用于北极地区的某管线X80螺旋埋弧焊管,对其母材、焊接热影响区的强度和韧性、环焊缝的韧性、环焊缝和管体纵向之间的过匹配进行了分析。研究结果表明,X80螺旋焊管能够满足北极地区基于应变设计的苛刻要求。另外,焊接工艺的选择对焊接热影响区韧性有显著的影响,修改焊接工艺可以改进焊缝性能,管体横向和纵向强度之间适当的平衡可以实现环焊缝与管体的过匹配。     

螺旋埋弧焊管的各向异性及其抗变形性能研究

为了研究螺旋埋弧焊管各向异性的规律,对API X52～X100螺旋埋弧焊管管体横向和纵向力学性能试验结果进行了对比,并对其拉伸应变性能进行了分析。研究结果发现,热轧板卷的各向异性和焊管制造工艺均会造成焊管力学性能方面的各向异性。螺旋埋弧焊管的管体纵向屈服强度及屈强比明显要高于横向;抗拉强度则略高于管体横向;且管体纵向的屈强比偏高。如果采用合适的工艺,也可以生产出低屈强比的螺旋焊管。另外,螺旋埋弧焊管中的静水压试验和防腐工序也会提高螺旋焊管的屈服强度及屈强比指标,其对焊管应变特性的影响也不应忽视。     

具有塑性各向异性的高强度UOE钢管成型与屈曲仿真

UOE钢管成型应变和防腐涂层加热时的应变时效造成管线钢管的塑性具有各向异性,并且钢管纵向和周向的加工硬化系数不同。但是,塑性各向异性对于钢管工艺性能的影响目前尚未有明确的定论。采用两个能够分别代表塑性滞后和正交各向异性的不同屈服函数,建立了UOE钢管成型和弯曲的数学仿真模型。研究表明,成型模型引入了与材料强度和装备设计指标相对应的操作方案可以弥补下压能力的欠缺;弯曲模型说明应力－应变曲线上屈服点的伸长降低了钢管周向与纵向的屈曲极限,其降低程度取决于钢管的规格和内压。     

制管工艺及应变时效对X70抗大变形钢管性能的影响

结合中缅天然气管线工程用X70级准1016mm×17.5mm抗大变形直缝埋弧焊管的试制,研究了直缝埋弧焊管制管前后、应变时效前后力学性能变化的一般规律。成型、扩径工艺导致母材发生加工硬化,产生较强的形变强化,使其屈服强度、抗拉强度、屈强比同时增大,使均匀延伸率、应力比降低,且屈服强度、屈强比的增加幅度要大于抗拉强度的增加幅度。应变时效使材料均匀延伸率进一步降低。但是制管和时效后钢管管体各项性能均在X70抗大变形钢管标准要求的范围内,管体纵向应力-应变曲线仍呈圆屋顶形,试制的X70抗大变形钢管具有优异的变形能力。     

对于螺旋焊管管道基于应变设计的考虑因素

对于铺设于易于发生塑性变形地区的管道可以采用基于应变的设计方法。在这种情况下,不仅要考虑钢管的强度和韧性性能,钢管和焊缝金属的应变能力也变得至关重要。当采用基于应变的设计方法时,使用螺旋焊管的主要挑战是螺旋焊缝和材料的各向异性。为此,研究了高强度、高韧性螺旋焊管的拉伸应变能力和容许缺陷。主要包括螺旋管生产过程中不同阶段及成型角等对钢管力学性能的影响。研究发现,成型角决定钢管的各向异性。焊管生产过程中的机械变形阶段(成型、扩径)、受热过程(焊接及热涂敷)等会显著影响钢管的局部或整体的强度、韧性及塑性性能。     

GMAW焊接的HTP高铌X80管线钢管的纵向应变容量

对低C高Nb微合金化的HTP工艺X80管线钢管GMAW焊接纵向环焊缝力学性能和断裂性能做了定量分析,试验使用X80级1 219 mm×22 mm UOE直缝埋弧焊管,在弯曲宽板试样的焊接中心线和HAZ表面开缺口试验,对母材和焊缝的拉伸性能、屈服强度过匹配、V形缺口夏比冲击韧性、CTOD韧性、宽板拉伸试验结果进行了分析。结果表明,－20 ℃下,高Nb HTP管线钢管可以达到很大的纵向后屈服应变,同时证明了8%的过匹配是比较合理的要求。     

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。     

基于应变设计的L485海洋管材开发

为了满足海底管道用高应变钢管的需求,采用基于应变设计方法进行了L485海洋管材的开发。采用低C、 Nb、 Ti微合金化成分设计和多边形铁素体+贝氏体的双相组织设计,开发出屈强比≤0.80、均匀延伸率≥12.0%、-20℃下平均冲击功>400 J的31.8mm厚壁L485钢板,并采用此钢板进行了Φ559 mm×31.8 mm规格L485钢管的试制。对试制出的钢管进行了力学性能测试,测试结果显示,钢管的纵向屈服强度为485～585 MPa,抗拉强度为570～700 MPa,屈强比≤0.85,总伸长率≥25%,均匀延伸率≥7%。试制结果表明,钢管的强度、塑性、韧性等均已达到高应变海洋管研制目标要求。同时,针对存在的屈服强度和应变硬化指数偏下限、热影响区软化等问题,需要从钢板成分及性能、钢管成型及焊接工艺等方面进一步优化设计。     

直缝焊管制管工艺对钢管横向拉伸性能影响探讨

根据包辛格效应和形变强化理论,结合焊管生产实践,探讨了UOE、JCOE、ERW制管工艺对钢管横向拉伸性能的影响.结果表明:弯曲变形对包辛格效应并无明显影响,如果变形量足够大,将对钢管强度的提高起到较大作用;压缩变形对钢管强度的影响主要取决于钢的金相组织,针状铁素体组织的钢,包辛格效应不明显,而传统的铁素体-珠光体(或少珠光体)钢,则具有明显的包辛格效应;钢管扩径具有非常明显的加工硬化作用,扩径后钢管强度较扩径前普遍升高.最后提出,由于不同的制管工艺对钢管拉伸性能有各不相同的影响,制管厂可以根据自己的制管工艺,制定原材料钢板(卷)技术条件来满足钢管的性能要求.     

预变形及应变时效对X100管线钢管性能的影响

通过对X100管线钢管在不同预变形量和时效温度下所做的拉伸试验和冲击韧性试验结果的分析,研究了预变形和时效温度对X100管线钢管性能的影响。试验结果表明,预变形明显提高了X100管线钢管的屈服强度、抗拉强度和屈强比,使材料的塑性和冲击韧性明显降低;应变时效对钢管纵向性能影响较为明显,纵向屈服强度、抗拉强度明显升高,而横向屈服强度、抗拉强度变化较小。     

对发展直缝埋弧焊管机组的建议

对各类长距离输送管道的设计需求作了统计分析，国内的一些管道将采用直缝埋弧焊管，而国内目前尚无一条直缝埋弧焊管机组，指出在我国建设直缝埋弧焊管机组的必要性，分析了直缝埋弧焊管的优点，对ＲＢＥ、ＵＯＥ和ＪＣＯＥ三种成型方式的机组作了对比。根据国内管道建设的需要，建议尽早引进一条直缝埋弧焊管机组。     

热时效对X100直缝埋弧焊管拉伸性能的影响

为了研究钢管防腐涂覆和现场冷弯过程对X100管线钢管性能的影响,通过模拟涂覆和拉伸试验,分析了热时效对X100管线钢管拉伸性能的影响规律,并利用透射电镜(TEM)观察分析了X100管线钢管的微观组织结构。结果表明,热时效使X100管线钢管的屈服强度和抗拉强度均有不同程度的升高,纵向屈服强度比横向对热时效更敏感,这主要是由于管线钢生产和钢管的制造过程引起了材料纵、横向晶粒尺寸及位错结构发生差异造成的。     

UOE焊管制造过程中影响屈服强度的因素分析

在UOE焊管制造过程中,由于包辛格效应、加工硬化以及钢材显微组织等因素的影响,会引起屈服强度的变化。根据UOE制管过程中应力一应变的变化规律和生产实际分析了上述因素,从而为制定钢板的屈服强度值及调整优化制管工艺参数提供了依据。     

X100试验管线钢管的规范和生产

介绍了位于英国诺林伯利亚,钢管直径1 219 mm(48 in),输气压力18 MPa(180 bar),由英国BP公司承建的X100试验管线的建设概况.根据X100试验管线的设计参数制定了相应的钢管规范,设计了X100管线钢管母材、焊缝金属和热影响区的合金成分.按设计的合金成分由住友金属鹿岛钢铁厂生产了钢材、钢板,并...     

高应变时效抗力X80管线钢的显微组织和力学性能

对开发的具有高应变时效抗力的X80管线钢进行了多次试验.利用UOE模拟生产装置生产了X80试验管段,并对该试验管段的应变时效特征和力学性能进行了评价.研究了轧制和冷却条件对X80管线管的应变时效特点(行为)的影响.结果表明,采用大压下量和控制冷却来细化M/A(马氏体/奥氏体)组元的分布,对获得X80钢所需的力学性能和应...     

基于应变设计的X100钢管的开发和生产

介绍了X100(690 MPa)高强度管线钢管在国际管线中的应用.提出了基于应变设计的X100管线管的具体要求.详细介绍了基于应变设计的X100管线钢板和钢管的开发与生产情况,并对所试制的X100管线钢管的各项性能及几何尺寸进行了检测.试验和检测结果表明,新开发钢管的各项性能满足设计要求,即较低的屈强比、足够的均匀伸长...