-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。     

热处理工艺对ZG35CrMo钢低温性能的影响

为提高ZG35CrMo钢的低温性能,开展了常规热处理、循环热处理和亚温淬火热处理3种热处理工艺规范的对比试验研究。结果表明,经循环热处理和亚温淬火热处理后,ZG35CrMo钢的组织和晶粒变得细小,钢的强塑积明显提高,由常规热处理的11175MPa%分别提高到14900MPa%和17020MPa%;另外,经循环热处理和亚温淬火处理后,钢的冲击功明显提高,特别是钢的低温冲击功提高更多,-45℃时的冲击功由常规热处理的18J分别提高到26和35J。     

丙烯球罐选用07MnNiMoVDR低温钢的理由

本文从丙烯球罐的设计温度、07Mn Ni Mo VDR低温钢的成分及组织特点等三个方面分析了丙烯球罐选用07Mn Ni Mo VDR低温钢的理由,认为丙烯球罐在非正常工况下出现的低温、高压运行状态,极易导致低温脆断事故,因此丙烯球罐的设计温度选为-45℃,选取在-45℃适用的材料。07Mn Ni Mo VDR不仅具有高强度,而且通过合理的合金化思路配合调制热处理工艺,获得理想的显微组织,具备优异的低温性能,可满足大容积丙烯球罐制造要求。     

低温连续油管作业设备的研发与应用

为了满足连续油管作业设备低温环境下的安全适用性,通过开展连续油管设备低温适应性技术、高效集成技术、预热及保温技术等方面研究,逐步形成具有自主知识产权的低温连续油管作业核心技术,并创新研发了新型低温连续油管作业设备。新型的低温连续油管作业设备能够满足-45 ℃低温环境作业需要和-60 ℃低温环境存储要求,已在俄罗斯西伯利亚地区油气田投入使用。现场应用表明,整机性能稳定可靠,具有较强的低温适应性,能够满足低温恶劣环境下连续油管作业及施工需要。     

亚温淬火对20SiMn2MoV钢低温韧度的影响

采用常规热处理工艺和亚温淬火工艺对20SiMn2MoV钢进行热处理,以研究亚温淬火对20SiMn2MoV钢低温韧度的影响。研究结果表明,亚温淬火工艺可使20SiMn2MoV钢获得板条马氏体+针状铁素体的组织,能有效地提高其低温韧度;亚温淬火温度在800～840℃时,随着淬火温度的升高,铁素体的形态由块状变为针状,材料的低温韧度得到提高;常规热处理工艺试样的低温韧度不满足API 8C标准要求,而采用预备热处理为900℃淬火、最终热处理为840℃淬火+200℃回火的亚温淬火工艺,可使材料的低温冲击韧度和拉伸性能均满足API 8C标准要求。     

低温轨道钻机固控系统的研制

根据低温钻机对配套设备性能的要求,研制了适合俄罗斯7 000 m低温轨道钻机配套的低温固控系统。该固控系统采用多层模块结构,在空间上分为上、中、下3层,依次为顶棚、中间层、钻井液罐。下层钻井液罐底座带有与地面轨道配套的高强度合金钢滚轮,可以实现系统整体移动,工作时通过锁紧机构连接成一个整体,并实现空间内部温度不低于10℃。系统对钻井液采用5级净化处理,能在-45～50℃环境下对钻井液进行配置、贮存、循环和净化等,且保证在-60℃环境下能无损储存。试验及应用情况表明,该固控系统能够满足丛式井作业快速移动和7 000 m低温轨道钻机的配套需要。     

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。     

-30℃低温环境下大直径X70级钢管的焊接

对试验用X70级管线钢的焊接性进行了详尽的分析,在-30℃低温环境下进行了两种焊接工艺试验,根据相应的常规力学性能试验、金相检验和硬度测试结果,提出了-30℃低温环境下可行的两种焊接工艺及其相应的工艺参数和技术措施.     

低温钻机保温加热系统设计

高纬度地区蕴藏着丰富的油气资源,但该地区气温极低,普通钻机难以适应,需开发-45℃甚至更低环境温度下作业的钻机。依托国外某低温钻机项目,提出钻机在低温地区作业的综合解决方案,并研制出4 000m低温钻机。现场应用表明,该钻机很好地满足了当地低温环境下的使用要求。     

低温钻机金属材料性能与工艺研究

目前我国生产的钻机一般的适用条件是温度不低于-20℃的工作环境,不能满足工作环境温度-45℃地区的使用要求。为此,从低温钻机的构造入手,对制造所用的材料及热加工工艺进行了分析、研究和试验,确定铸钢件最终处理组织为索氏体+铁素体+大量的三次渗碳体,筛选低温性能较好的40CrNiMo和35CrMo钢作为低温钻机轴类件用钢,较好地解决了低温钻机制造中关于金属材料及相关热加工工艺的低温性能问题,并研制出ZJ20、ZJ30等低温钻机。     

NJ200型低温钻井液净化系统的研制

针对目前俄罗斯、加拿大等国对极地钻机的需求,在吸收国外低温钻机及配套设备经验的基础上,为4 000 m低温车装钻机配套而研制了NJ200型低温钻井液净化系统。该钻井液净化系统采用5级净化装置,能在-45℃低温环境下完成对钻井液的各项处理工作。试验和应用表明,该系统能够有效降低钻井液中的固相含量,保证钻井液的钻井性能,提高钻井速度,满足低温环境下钻井过程中各个环节的要求。     

ZJ50／3150DB型低温石油钻机设计

俄罗斯钻机市场对石油钻机的低温性能的要求非常严格,API SPEC 4F规定钻机的下限温度为-20℃,不能满足-45℃施工极限温度。通过对钻机主要参数的选定,钻机总体布局的设计,保温、供热系统的设计,钻机材料的研究选取,研究设计了模块式ZJ50／3150DB型低温石油钻机,以满足俄罗斯、哈萨克斯坦等国低温环境的要求。     

X80钢级DN1200低温三通

高钢级、大口径和极端环境下服役的管道是国际石油天然气管线的前沿技术。中俄东线天然气管道工程国内段的设计温度为-45℃,与之配套的压力管道元件的研究迫在眉睫。通过分析热挤压三通的设计、选材、制造工艺,总结出了高钢级、大口径、低温热挤压三通的结构设计、原材料成分、热成型及热处理控制等方面关键技术,为中俄东线X80钢级低温管道提供了合格配套产品。     

-50℃用15MnNiNbDR钢板及其焊接接头低温韧性

研究了-50℃的15MnNiNbDR钢板及其焊接接头在不同热处理状态时的低温韧性.结果表明,-50℃的15MnNiNbDR钢板具有良好的低温韧性,作为-50℃级正火型低温压力容器用钢是可行的,PP·J557RH焊条能与15MnNiNbDR钢板匹配使用.     

低温压力容器大锻件生产的研讨

本文介绍在研制低温压力容器用12Ni 3MoV钢大锻件的过程中,对冶炼、锻造、热处理等方面进行的探索,提出以降低磷含量,正确确定锻造比,采用临界区热处理工艺等措施来提高锻钢件的低温韧性。     

天然气深冷装置低温用钢焊接工艺研究及应用

在天然气深冷装置的安装施工中,采用了国产0Cr18Ni9不锈钢,这种钢材在深冷-196℃工况条件下,其焊缝的低温冲击韧性难以保证。就这种工况条件,制定了4种焊接工艺方案并进行了试验研究,确定采用药芯焊丝打底焊工艺。实践证明,该工艺达到了规范对低温冲击韧性的要求(低温冲击功为16J),无损探伤合格率达98%,节约了充氩所产生的材料费、工装费和人工费,是一项值得推广的焊接技术。     

酚醛树脂涂层砂外固化剂的研究与应用

通过试验,研究出了一种能使酚醛树脂涂层砂在低温(45℃)下固化、固化强度能较大幅度提高的J─01型外固化剂。在树脂涂层砂防砂施工中,使用该外固化剂,能满足低温井、高采液强度井防砂施工的需要,对油井后期防砂具有十分重要的意义。     

不同热处理制度对Q345R(HIC)焊接接头组织及性能的影响

结合制造厂实际制造工艺,试验研究了不同焊后热处理温度、正火温度对Q345R(HIC)对接焊接接头金相组织及力学性能的影响。试验发现,随着焊后热处理温度的升高,焊接接头硬度逐渐降低,热影响区晶粒度减小,690℃时焊接接头抗拉强度明显降低。随着正火温度的提高,焊接接头强度变差,接近强度要求值下限,低温冲击性能均良好。考虑正火+焊后热处理的焊接接头对焊接材料P、S质量分数的苛刻要求,选择匹配的国内焊材为AT-H08MnHIC/SJ613HIC,从试验数据看出,焊接接头-30℃冲击功均在200J左右,满足要求,强度值接近要求值下限。     

Cr12MoV膨胀锥在管材膨胀试验中的应用

膨胀锥是膨胀工具的核心部分,对膨胀管技术的应用和发展意义重大.选用模具钢Cr12MoV为基材,设计加工了小锥度(6°)的膨胀锥,采用自上而下的膨胀工艺对J55套管和316L 不锈钢管进行径向膨胀.试验结果表明:经过1 020℃淬火+160℃低温回火处理后,Cr12MoV膨胀锥满足工作要求,并顺利完成对J55套管和316L不锈钢管的径向膨胀;2种管材的平均膨胀率分别为9.33％和9.05％,其长度减小幅度分别约为4.4％和3.6％,J55套管的回弹率要略大于316L不锈钢管.     

全氢工艺生产系列变压器油的研究

以绥中36-1原油减一线馏分油为原料,采用中海油气(泰州)石化有限公司全氢工艺生产变压器油基础油,经过添加抗氧剂后,产品满足GB 2536-2011中I-20℃特殊级别指标要求;经过与全氢工艺生产的石蜡基变压器油基础油调合并添加抗氧剂后,其产品性能满足GB 2536-2011中I-30℃特殊级别指标要求。制备出的变压器油系列产品各项指标与国内知名品牌性能相当,在低温性能、抗氧化性能等方面更加优异。