日本原油和天然气输送用大口径干线用管生产技术的进步

1　前　言日本三大主要钢铁公司于 1 96 8年向贯穿阿拉斯加管线系统 ( TAPS)工程按照美国石油协会 ( API)标准生产 50× 1 0 4 t X6 5级大口径钢管 ,这是生产高强度干线用管的开端。其后 ,随着原油和天然气能源开发区域向自然条件更加苛刻的北极等地区推进。因此 ,对于干线用管性能提出了更高的要求。对于输送原油和天然气干线用管的基本特性要求有以下 4个方面 :( 1 )高强度厚壁钢管 ;( 2 )具有高韧性 ;( 3)可在工地进行圆周方向焊接施工 ;( 4)具有耐腐蚀性能等。对这些基本特性的要求是逐渐加严的。关于干线用管强度方面在 2 0世纪 70…     

高压大直径钢管水压试验机研制

随着国内大壁厚、大口径钢管的生产,目前的水压试验机已无法满足钢管水压试验的要求。为检验钢管耐压性能是否达到使用要求,研发了可试验φ194~φ1 000 mm钢管的水压试验机。简要介绍了该水压试验机的参数、系统组成及结构特点,并分析了其与国内其他钢管水压试验机的不同点。     

油管螺纹激光淬火工艺的应用研究

利用激光淬火工艺对油管螺纹进行淬火,经处理后的材料表面呈超细化组织结构,表面硬度340 HV,淬硬层深:牙项0.5～1.1mm、牙底0.2～0.4mm,可解决油管粘扣问题。激光热处理系统由高功率CO_2激光器、功率计、光闸、导光系统、反射镜、聚焦镜及旋转工作台等组成。试验表明,激光淬火工艺生产效率能满足生产线的要求,各项技术指标均达到API标准要求。     

外径1422mm的X80钢级管材技术条件研究及产品开发

为了满足中俄东线天然气管道工程380×10~8 m~3/a超大输气量的要求,大口径、厚壁、高钢级钢管便成为了主要选择。为此,结合该管道工程用外径为1 422 mm的X80钢管材技术条件的研究制订过程,对国内外管线钢管技术标准进行了对比分析,同时对外径为1 422 mm X80钢管材技术条件中的化学成分和止裂韧性等关键技术指标及制订过程进行了分析探讨,并对外径为1 422 mm X80钢管的开发过程及产品性能进行了介绍。通过生产试制和产品检测,证明现有技术条件合理有效地解决了化学成分控制、断裂控制、产品焊接稳定性等技术问题,不仅满足了工程要求,而且也适应生产情况,可以保障中俄东线天然气管道的本质安全。该研究成果可为中俄东线建设外径为1 422 mm X80钢天然气管道提供技术支撑,同时对于其他天然气管道工程技术条件的制订也具有指导意义。     

钢管静水压试验监控记录系统的设计

为了满足API SPEC 5L《管线钢管规范》有关钢管静水压试验要求及生产实际需要,设计了钢管静水压试验监控记录系统。该系统采用工控机（IPC）与多功能卡技术,使用Visual C++6.0语言编程,实现对钢管水压试验过程中信号的采集及过程控制。采用定时器触发A/D转换,精确实时地显示记录稳压曲线,运用继电器控制试压过程使系统具有小型化和通用性。生产实践证明,该系统完全满足API标准及生产要求。     

推剪工艺在大口径螺旋埋弧焊管制管中的应用

为满足西气东输工程对钢管的需求,针对现有螺旋埋弧焊制管采用拉剪工艺存在递送过程中带钢跑偏,边缘挤厚或损伤等问题,宝鸡石油钢管有限责任公司在新建的大口径螺旋埋弧焊管生产线上采用了前摆式推剪新工艺。这种工艺的工艺流程为拆卷→矫平→切头(尾)→对焊→递送→剪边→铣边→成型。焊管机组自2001年投产以来,运转良好,提高了成型的稳定性,为西气东输工程提供了φ1016mm×14.6mm合格钢管6万t。     

特大口径石油沥青防腐管的施工

石油沥青防腐是钢管外防腐普遍采用的一种方式,机械化流水作业线一般只能生产中小口径的石油沥青防腐钢管,胜利石油化工建设有限责任公司通过改进工装设备,完善施工工艺,开发了一套适用于特大口径钢管的石油沥青防腐施工装置,成功完成了一批D2020mm×14mm和D1520mm×12mm石油沥青加强级防腐管道的施工任务。文章介绍了防腐工装设备的改进、施工工艺及施工中的注意事项。     

外径1 422 mm的X80钢管材技术条件研究及产品开发

为了满足中俄东线天然气管道工程380×108 m3/a 超大输气量的要求,大口径、厚壁、高钢级钢管便成为了主要选择。为此,结合该管道工程用外径为1 422 mm 的X80 钢管材技术条件的研究制订过程,对国内外管线钢管技术标准进行了对比分析,同时对外径为1 422 mm X80 钢管材技术条件中的化学成分和止裂韧性等关键技术指标及制订过程进行了分析探讨,并对外径为1 422 mm X80 钢管的开发过程及产品性能进行了介绍。通过生产试制和产品检测,证明现有技术条件合理有效地解决了化学成分 控制、断裂控制、产品焊接稳定性等技术问题,不仅满足了工程要求,而且也适应生产情况,可以保障中俄东线天然气管道的本质安全。该研究成果可为中俄东线建设外径为1 422 mm X80 钢天然气管道提供技术支撑,同时对于其他天然气管道工程技术条件的制订也具有指导意义。     

钢管焊缝超声自动检测系统能力的鉴定

介绍了多通道钢管焊缝超声波自动检测系统待检测的主要内容、对检测系统(设备)进行校准的方法以及检测系统的使用条件。结合API SPEC 5L/ISO 3183标准对钢管焊缝超声自动检测的要求,探讨了多通道钢管焊缝超声波自动检测系统的主要性能指标及鉴定方法,给出了主要性能指标如直线性和水平线性、动态范围、综合性能等的具体要求。并通过实际应用表明了鉴定能力的可行性。     

J55钢级φ73 mm×5.51 mm焊接油管的研制

介绍了J55钢级φ73 mm×5.51 mm焊接油管的研制过程、技术参数以及解决的十大技术问题.产品达到API 5CT标准要求,可满足油田使用,并取得良好效果.     

X90钢级大直径螺旋埋弧焊管的研制

为了响应管道建设向高强度、高压力的发展趋势,采用低C、高Mn和Mo-Cr-Ni-Cu-Nb-Ti合金设计体系和控轧控冷技术,开发出以粒状贝氏体为主,辅之少量板条状贝氏体铁素体的X90管线钢。通过对低应力成型技术及焊接技术等制管工艺的研究,成功开发出X90钢级Φ1 219 mm×16.3 mm超高强度螺旋埋弧焊管。按照标准对该产品进行了组批性能检测,结果显示,钢管管体横向屈服强度625~740 MPa,抗拉强度715~835 MPa,焊缝抗拉强度770~825 MPa;焊接接头最大硬度小于270HV10;-10 ℃下管体横向平均冲击功大于340 J,热影响区平均冲击功大于197 J,焊缝平均冲击功大于133 J;0 ℃下管体横向DWTT剪切面积均为100%。结果表明,开发的钢管具有优异的强度、塑性及韧性匹配,焊接性能良好。     

X80级Φ1422 mm×21.4 mm大直径厚壁焊管的研发及性能研究

为了实现大直径厚壁焊管的国产化,宝鸡石油钢管有限责任公司联合太钢、首钢、沙钢等多家钢厂经过多轮单炉试制和多轮千吨级试制,成功开发出了国产X80级Φ1 422 mm×21.4 mm大直径厚壁螺旋/直缝埋弧焊管,并进行了多项性能检测。结果表明,螺旋焊管管体屈服强度574~681 MPa,抗拉强度653~759 MPa,-10℃冲击功平均值373 J;直缝焊管管体屈服强度564~627 MPa,抗拉强度641~694 MPa,-10℃冲击功平均值460 J;螺旋/直缝焊管-5℃下DWTT剪切面积平均值96%。各项性能指标均达到中俄东线X80级Φ1 422 mm×21.4 mm钢管的技术要求,说明我国已经具备了工业化批量生产大直径厚壁焊管的能力。     

国产55钢级SEW膨胀管实物试验研究

为了评估国产55钢级SEW膨胀管的综合力学性能,采用液压式膨胀方法对国产55钢级SEW膨胀管(牌号为BX55)进行了实物膨胀试验,并对膨胀后钢管的尺寸、力学性能、抗内压至失效、抗外压挤毁性能进行了研究。结果显示,BX55液压膨胀11.5%的启动压力为24 MPa,行进压力为22~25 MPa,膨胀过程的压力平稳;膨胀后管材的屈服强度为499 MPa,抗拉强度为562MPa,伸长率29%,母材横向和焊缝中心半尺寸试样0℃夏比冲击功分别为66 J和48 J,抗内压至失效压力超出API SPEC 5CT要求值87%,抗外压挤毁强度高于API RP 5C3标准要求值9%。试验结果表明,国产55钢级SEW膨胀管的综合力学性能优良。     

J55钢级SEW管坯调质生产N80Q套管工艺研究

为了拓展J55钢级（TG22）管坯的应用范围,降低N80Q套管的生产成本,对Φ139.7 mm×7.72 mm 规格的J55钢级SEW管坯进行了调质生产N80Q套管的工艺试验,并对热处理后的管坯进行了试验检测。试验结果显示,除了1#工艺生产的管坯性能超出标准范围外, 其他3种工艺调质生产的N80Q SEW套管均符合API SPEC 5CT标准要求。随后采用优化后的热处理工艺进行了小批量试制,并对试制套管进行了检测,结果表明,试制管坯均达到了API标准要求,性能稳定,采用的热处理工艺可行。     

X70MS螺旋埋弧焊管的研制

为了开发酸性服役条件下的管线用管,通过对耐酸管硬度控制的研究、X70MS钢级卷板化学成分的设计、焊接材料的合理匹配以及焊接工艺参数的调整,研制出了X70MS钢级Φ711 mm×9.5 mm规格耐酸性埋弧焊管,并对试制钢管进行了化学成分分析、显微组织分析、硬度测试、力学性能检验以及HIC和SSC试验。试验结果显示,焊管管体屈服强度为489～555 MPa、抗拉强度为597～607 MPa,焊缝抗拉强度为667～679 MPa,管体和焊缝硬度均小于250HV10,0 ℃下母材冲击功大于226 J,焊缝单个冲击功大于169 J;母材、焊缝和热影响区裂纹敏感率（CSR）、裂纹长度率（CLR）、裂纹厚度率（CTR）均为零;在72%SMYS、80%SMYS和90%SMYS三种载荷下SSC试样的拉伸面在10倍显微镜下均未发现断裂。试制结果表明,X70MS管材表现出良好的力学性能和耐酸性, 各项性能满足API SPEC 5L标准要求。     

Φ38.1 mm连续油管穿孔失效分析

为预防和减少连续油管使用中穿孔失效事故发生,提高其使用寿命和效率,通过理化性能检验、扫描电镜以及模拟试验等方法,对Φ38.1 mm×3.4 mm规格80钢级连续油管穿孔样管进行了综合分析。结果表明:超声和磁粉检测未发现穿孔附近管体存在缺陷;样管化学成分、金相及硬度分析,未发现异常;穿孔原因为油管在井内受到含砂流体冲蚀磨损,导致管体穿孔失效。     

HFW焊管生产N80Q、P110级套管和油管的工艺开发

介绍了用HFW焊管生产N80Q、P110级套管和油管的生产工艺。该工艺将低合金高强度HFW焊管经过焊后精整、整体调质处理、焊缝和管体探伤、管端螺纹加工、水压试验、通径试验等工艺,生产出了高钢级成品套管和油管。调质生产线是实现用焊管生产高钢级石油套管、油管的关键。在这个生产工艺中,焊管经过调质热处理后,材料组织发生变化,其强度、韧性等力学性能提高,达到了API SPEC 5CT标准的性能要求。     

GCr15钢焊管轧辊的热处理工艺

介绍了直缝焊管成型轧辊的结构形式以及用于制作焊管轧辊的GCr15钢的热处理工艺过程。分析了GCr15钢焊管轧辊热处理缺陷原因及预防措施。指出GCr15钢热处理工艺简便,采用合适的淬火液和热处理工艺,淬火后工件尺寸稳定,可以获得高而均匀的硬度、高耐磨性、高强度和高韧性,疲劳寿命长。用GCr15钢制作焊管轧辊,相对于同性能材料,具有较高的性价比。     

武钢X80级热轧厚板卷的试制与生产

介绍了武钢X80级热轧厚板卷的生产设备、生产工艺控制。分析了X80级钢的化学成分和金相组织。对X80级热轧板卷及用其所试制的螺旋埋弧焊管的拉伸、冷弯、硬度、系列温度冲击韧性、DWTT等性能进行了测试。结果表明，武钢采用控轧和强制加速冷却工艺生产的17．5mm和15、3mm厚X80级热轧板卷强韧性高，焊接性能良好；组织为针状铁素体加少量弥散分布的岛状组织，其性能和组织符合API 5L和中国石油天然气集团公司对X80级管线钢的标准要求，可满足X80钢级螺旋焊管的制管要求。     

P110钢级Ф139.7mm×10.54mm高抗挤套管抗挤毁性能分析及挤毁强度预测

为了研究P110钢级Φ139.7 mm×10.54 mm套管挤毁位置几何参数对挤毁强度的影响,对套管抗挤毁强度进行准确预测,抽取不同批次试样9根,分别进行拉伸试验、残余应力检测和几何参数测量,并结合套管全尺寸挤毁试验结果,分析了影响该规格套管抗外压挤毁性能的主要因素及套管挤毁失效位置与几何缺陷的关系。此外,还对挤毁压力的理论/实际偏差与管体壁厚、壁厚不均度、管径、椭圆度及残余应力的关系进行了分析,拟合得出P110钢级Φ139.7 mm×10.54 mm套管挤毁强度更精准的预测公式。结果表明,在屈服强度相近、壁厚不均度在1.35%~9.21%、椭圆度小于0.56%的前提下,P110钢级Φ139.7 mm×10.54 mm套管的壁厚对抗挤毁强度的影响程度远远大于管体外径、壁厚不均度和椭圆度的影响。