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。     

X80直缝埋弧焊管制管前后拉伸性能的变化

通过对X80 级?准1 016 mm × 18.4 mm直缝埋弧焊管制管前后拉伸性能变化的研究,得出了其制管前后拉伸性能变化的一般规律。结合直缝埋弧焊管的制管过程分析认为,成型和扩径是制管前后拉伸性能变化的主要原因。对于X80直缝埋弧焊管,当扩径率为0.8%～1.2%时,既保证了钢管外观尺寸精度,又很好地控制了扩径后钢管的屈服强度和屈强比的上升幅度。扩径工艺后,钢管的屈服强度和抗拉强度都有所增加,且屈服强度的增加幅度要大于抗拉强度的增加幅度。     

X70抗大变形直缝埋弧焊管的开发

针对基于应变设计地区管道建设,尤其是中缅管线项目所需的X70抗大变形焊管进行研究开发。采用铁素体＋贝氏体双相组织的高应变能力的钢板,结合新开发的制管工艺,使批量研制的X70抗大变形焊管具有良好的强度、均匀延伸率、应力比等优点。通过对制管前后的拉伸性能进行对比,发现大变形钢板制管后屈服强度、抗拉强度大幅提高,而均匀延伸率、应力比等指标有所下降;热时效试验表明,时效处理后钢管纵向屈服强度、抗拉强度均升高,而均匀延伸率、应力比等指标进一步下降。     

焊管机械扩径力的计算

针对扩径工艺中扩径力计算过程中计算值与实际值存在较大差距的问题,在已有研究成果基础上,采用主应力法对厚壁钢管冷扩胀变形过程进行了分析,根据材料M ises屈服条件,推导出扩径力的计算公式。并通过对直径为1 016 mm,壁厚17.5 mm,材质为X70的钢管取样进行试验,验证了计算公式。结果表明,推导出的扩径力计算公式计算精度可控制在15%内,满足工程计算要求。     

X70JCOE焊管机械扩径工艺

根据国产TMCP微合金管线钢板屈服强度(R<,t0.5>)变化较大的现状,有针对性地对某厂X70管线钢板采用了JCO+机械扩径制造工艺,获得了对应屈服强度、抗拉强度、屈强比和冲击韧性的变化曲线,分析了不同扩径率下钢管的力学性能变化规律和微观组织对力学性能的作用机理,阐述了合理选择扩径工艺的实践作法,并给出了JCOE直缝...     

大直径X90M管线钢的开发与试制

采用超低碳Mn-Mo-Ni-Cr-Cu合金设计和TMCP工艺,开发了板厚为16.3 mm和19.6 mm大直径(1 219 mm)X90M管线钢。结果表明,两种试验钢轧态性能较好,以细小粒状贝氏体+针状组织+细小弥散分布M-A岛的组织构成,具有较佳的强韧性匹配。屈服强度为603~641 MPa,抗拉强度为761~815 MPa,屈强比在0.81以下,-15℃冲击功大于300 J,-20℃落锤撕裂(DWTT)剪切面积大于85%;并且16.3 mm X90M韧塑性明显优于19.6 mm X90M;制管后随着扩径率的提高,强度与屈强比上升,同时均匀延伸率与低温韧性下降,但屈强比仍小于0.93,其均匀延伸率大于5%,且-15℃冲击功大于220 J。     

螺旋埋弧焊管全管体扩径工艺与性能研究

随着管道建设对管材性能一致性要求的提高,以及全位置自动焊工艺对管材几何尺寸精度更高的要求,需要研究改进螺旋焊管制备工艺。开展了X80钢级Φ1 219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管全管体扩径工艺试验,对比分析了扩径前后管体的几何尺寸、残余应力及力学性能变化。结果显示,随着扩径量的增加,管体尺寸精度大幅提高,在扩径率为0.75%时,管体不圆度降低了20%,周长一致性提高了71%,噘嘴量减少35.4%,管体切断后对应的两个管端直径差值在1 mm之内;扩径可以进一步降低管材成型焊接形成的整体内应力以及表面应力,使得螺旋埋弧焊管残余应力一定程度减小;扩径后管材强度和屈强比略有上升,韧性略有下降,管材强度的一致性大幅提高,管材相关性能指标优于设计及施工标准要求。结果表明,X80钢级Φ1 219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管扩径工艺技术是可行的。     

JCOE制管与防腐过程对抗大变形钢性能的影响

比较了A,B和C三种抗大变形钢板组织及性能,B和C组织中多边形铁素体含量更高,抗大变形能力较好.JCOE制管中三种钢板加工硬化明显,制管后屈服强度、屈强比显著上升,均匀延伸率、形变强化指数下降.通过热模拟方法研究了钢管防腐中应变时效作用.研究发现,应变时效程度与钢的组织有关,其中以针状铁素体为主的A试样应变时效更显著,...     

X65MS钢级Φ914 mm×19.8 mm耐蚀管线管的开发与生产

为了满足高要求耐蚀管线管的需求,通过优化炼钢工艺,改善钢中夹杂物和中心偏析,合理设定厚板工艺得到均匀的针状铁素体组织,并优化UOE成型和扩径工艺,成功开发并生产了X65MS钢级Φ914 mm×19.8 mm管线管,并对研制的管线钢管进行了理化性能试验及抗HIC和SSC性能试验。试验结果显示,82 ℃时的屈服强度和抗拉强度较常温分别下降25 MPa和32 MPa,屈强比低于0.90;焊缝、熔合线冲击功＞200 J,-20 ℃管体 SA均值为99%;附加UT定位试样缺陷后测得裂纹指标满足CLR≤10%;抗HIC、SSC、SOHIC试验均合格。试验结果表明,通过良好的成分和轧制工艺设计可获得高要求X65MS耐腐蚀管线管。     

X80直缝埋弧焊管扩径焊缝开裂原因分析

简要介绍了目前直缝埋弧焊管在油气输送管线中的应用情况,针对某焊管生产企业在采用国产X80钢板生产直缝埋弧焊管时,出现个别钢管扩径后沿内焊趾开裂的问题,通过对钢管生产的工艺及参数、扩径前后钢板性能、焊接接头性能的分析,认为钢板屈服强度接近技术条件的上限,是造成钢管扩径时开裂的主要原因。通过调整铣边、成型、焊接、扩径等工艺参数可有效解决扩径时沿内焊趾开裂问题。     

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。     

一种测量金属薄板拉伸应变硬化指数的方法

为实现视频引伸计在应变硬化指数n值测试过程中的应用,以弥补短行程接触式引伸计测量范围的不足,依据GB/T 5028—2008中有关薄板拉伸应变硬化指数的测试方法,采用INSTRON 5985视频引伸计,通过软件Bluehill 3的自动测量及人工测量方式在规定回归区间进行了n5~15值的测定,并采用简化公式进行了验证。结果表明,n5~15值均为0.18,满足能力比对试验结果的测试要求。     

导管架用结构管应变时效试验中应变量的计算

为了研究实验室卷管工艺模拟应变时效试验中应变量对试验结果的影响,基于塑性变形体积不变和应变中性层应变量为零的特征,对导管架结构管卷管弯曲进行应力应变分析,推导出应变中性层半径和最大线应变的计算公式,并与标准计算公式进行对比分析。研究结果表明:应变中性层的位置较厚度中心层的位置发生内移,理论推导公式的最大线应变量大于标准计算公式的最大线应变量,理论公式推导法计算的结果更加趋于实际情况。     

大变形管线钢的研究和开发

为了适应管道的大位移环境和高强度管线钢发展的需要,研制和开发了大变形管线钢。研究结果表明,大变形管线钢的主要性能特征是在保证高强韧性的同时,要求具有低的屈强比、较高的均匀伸长率和形变强化指数;大变形管线钢的组织特征为B+F和B+M/A双相组织。通过适度加速冷却方法、双相区加速冷却方法和延迟加速冷却方法,可以获取B+F大变形管线钢;通过在线配分技术,可以获取B+M/A大变形管线钢。     

高钢级管线钢应变时效行为对其应用的影响

在经过防腐热涂敷、焊接受热过程或服役一段时间后,管线钢材料会产生应变时效作用,其表现为拉伸应力应变曲线形状发生变化,屈服强度及屈强比升高,形变强化指数下降等。应变时效对管线主要的影响包括承压能力、环焊缝匹配、压缩应变容量、低周疲劳强度等。提出了改进措施。     

大变形管线钢管应变时效硬化研究

高强度管线钢管（X80级及以上钢级）加热并保温一段时间后,钢管力学性能将发生变化（应变时效）,通常屈服强度、屈强比升高,屈服点延伸,应力－应变曲线形状改变等,这些性能变化对于钢管应变能力会产生不利的影响。通过对日本JFE公司提供的X80级、Φ1219mm×22mm抗大应变钢管实物的试验检测、研究,分析了对性能有影响的加热温度和保温时间以及应变时效对材料性能的影响规律,为西气东输二线管道工程应用此类钢管提供了依据。     

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...     

X90超高强度输气钢管材料本构关系及断裂准则

针对试制成功的X90输气钢管,进行5种不同圆棒缺口的准静态拉伸试验及应力三轴度计算,发现由于试样缺口存在,应力三轴度值增加2.43倍,断裂应变减少29%,损伤应变能降低71%。利用常规拉伸试验机和Hopkinson拉杆试验装置进行不同应变速率拉伸试验发现,应变速率对断裂应变的影响相对较小,准静态和高速状态下,差异最大约10%。基于Johnson-Cook本构和失效模型,分别建立了考虑应变率效应的X90管线钢本构模型和考虑应变率、应力三轴度的失效模型;同时,基于损伤力学理论,得到了基于塑性均匀延伸率和损伤应变能的X90管线钢断裂准则。基于材料损伤应变能密度临界值不变假设以及试验数据,得到了X90管线钢断裂特征长度与应力三轴度、试样直径之间的关系式。