X80级感应加热弯管性能及静水压爆破试验分析

采用力学性能试验分析了X80级φ1219 mm×22 mm感应加热弯管直管段、过渡区及弯曲段的强度及韧性变化规律,并结合其微观金相组织进行比对。结果显示,经过950~1000℃感应淬火、580~630℃回火后,X80感应加热弯管强度均超出标准要求,内弧侧管体强度最低而冲击韧性最高;中性区及右过渡区管体强度水平较高;外弧侧管体冲击韧性最低;同时,对感应加热弯管进行了静水压爆破试验,并测量了不同部位的应变值。随着水压不断增加,试验结果表明:弯管各点的横向微应变值大于纵向微应变值;弯曲段外弧侧附近的横向应变值高于弯管其他各点的应变值。当加压至24.5 MPa时,弯管在弯曲段外弧侧附近爆破失效。     

截面畸变对小半径热煨弯管性能的影响

小半径热煨弯管在生产过程中会出现截面趋于椭圆、壁厚减薄或增厚等各种截面畸变,上述缺陷有可能会降低管道的承载能力。为了研究截面畸变对小半径热煨弯管性能的影响,以不同组合工艺参数煨制小半径热煨3D(D表示管道直径)弯管,通过截面几何尺寸分析、畸变分析、理化性能试验、微观组织分析等方法综合分析了3D弯管和常规5D弯管截面畸变、组织性能情况及其关联性。研究结果表明:(1)3D弯管增厚率和减薄率约是5D弯管的2倍,3D弯管圆度是5D弯管的2~4倍;(2)3D弯管截面畸变显著,各部位加热温度差异较大,使得组织形态或含量有所不同,导致3D弯管外弧侧、内弧侧及中性区等各部位力学性能数值分布较为离散;(3)多数弯管内弧侧强度都达不到标准的要求,强度大小顺序分别为弯管外弧侧、弯管中性区和弯管内弧侧,夏比冲击韧性大小顺序与强度恰好相反;(4)随着圆度的增加,内、外弧侧强度呈下降趋势,随着增厚率的增加,内弧侧强度呈下降趋势,随着减薄率的增加,外弧侧强度呈上升趋势。     

D 1422mm的X80管线钢管冷弯试验结果与性能分析

文章阐述了D1422mm的X80冷弯管外观尺寸和力学性能试验结果。研究表明,外观尺寸试验中椭圆度最大位置靠近弯管中心,椭圆度为2.61%。外弧侧壁厚减薄率最大和内弧侧壁厚减薄率最小位置位于测点中心位置,波浪度最大位置靠近弯管段中心,其波浪度为0.27%。拉伸性能试验中弯管段内弧侧纵向屈服强度不满足要求,纵向弯曲段外弧侧屈强比不满足要求,这是因为在弯曲过程中产生了包申格效应,其对纵向的影响比较大,使得内弧侧屈服强度和抗拉强度都降低,而对外弧侧则相反,但是对横向拉伸性能的影响较小。直管段中性区和外弧侧屈服强度有个别不满足要求,是因为存在一定的离散性。文章提出以下建议:在冷弯过程中可以在内部设置一个直径略大于弯管内径的芯轴,相当于添加一个反向应力,这样在冷弯后可以减少中间位置变形量;曲率半径一般要求在30D即可。     

Cu污染造成的感应加热弯管裂纹分析

针对某制管厂生产的热煨弯管外弧侧出现裂纹的现象,通过化学成分分析、微观组织分析、金相分析、扫描电镜与能谱分析,发现裂纹中有低熔点金属Cu存在,根据检测结果,结合感应加热弯管的煨制过程。进一步深入研究感应加热弯管外弧裂纹的产生原因。得出结论：低熔点金属Cu污染易发生铜脆。是造成该感应加热弯管开裂和扩展的主要原因。结合相关标准和实际生产情况,提出了预防感应加热弯管外弧裂纹产生的两点建议。     

L245NS抗硫弯管力学性能及HIC和SSC试验分析

对采用感应加热技术生产的L245NS级Φ406.4 mm×10.31 mm抗硫弯管进行了力学性能、氢致开裂(HIC)及硫化物应力腐蚀开裂(SSC)试验评价,并结合了弯管的微观组织特征分析。结果显示,经890~930℃感应淬火+580~630℃回火空冷后,L245NS弯管强韧性能、HIC试验结果符合标准要求;其中,弯管内、外弧侧管体强度和冲击韧性相对母管均有不同程度的提高;HIC裂纹多形成在贝氏体组织及带状组织周围;在NACE TM 0177—2005试验环境下,L245NS弯管表现出良好的抗SSC性能。     

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钢级Φ1 219 mm 弯管局部加热热模拟工艺性能研究

为了研究X80钢级Φ1 219 mm×22 mm热煨弯管局部加热工艺的可行性,对X80母管管材进行了分析,采用不同加热工艺参数进行了母管直管段、过渡区和加热区热模拟试验,对比优选出了适合局部加热的工艺参数,确定了“加热温度为1 000 ℃,回火温度为520 ℃”的局部加热工艺参数,可满足CDP-S-OGP-PL-016—2014-3《油气管道工程用感应加热弯管技术规格书》的相应要求。     

全管体扩径对X80螺旋埋弧焊管力学性能影响规律研究

采用全管体扩径技术,研究了X80钢级Φ1 219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管扩径前后力学性能的变化情况。结果表明,随着扩径率的增大,屈服强度和抗拉强度均有不同程度的增加,屈强比也随之增大,冲击韧性略有下降,DWTT性能变化不明显。在扩径率为0.88%情况下,管体横向屈服强度提高了15.2%,抗拉强度提高了5.8%,屈强比增大了9.8%;管体横、纵向屈服强度一致性提高了51.8%。总体上通过全管体扩径,管材力学性能的一致性得到进一步提高。     

回火温度对X60热煨弯管外弧侧性能及组织的影响

采用力学性能检测及金相分析技术,研究了不同回火温度对实际生产的X60感应加热弯管外弧侧母材横向力学性能及微观组织的影响规律.试验结果表明:在X60感应加热弯管的生产中,采用500～550℃回火处理时,弯管的力学性能最佳,但与弯制前的直缝埋弧焊管相比,弯管的抗形变能力变差;采用650℃回火处理时,弯管外孤侧母材的屈强比大...     

土耳其TANAP工程用感应加热弯管制造标准及技术难点

为了适应土耳其TANAP管线项目用感应加热弯管的技术要求,对TANAP工程标准与国内常见标准的主要差异进行了对比,同时对管体力学性能、几何尺寸控制及测量、制造工艺、内防腐工艺、静水压试验等主要技术难点进行了研究。指出,采用系列热模拟试验以及设置多组测温位置等手段制定了精准的生产工艺,兼顾弯管的强度和韧性;开发"夹具开合+线圈移动"法实现弯管整体加热;引进了管端扩径技术装备以及管端仿形技术,保证了管端外径尺寸、椭圆度及坡口加工质量;开发弯管内防腐机械化自动喷涂以及静水压试验设备完成弯管内减阻层涂覆及静水压试验。生产实践表明,为解决主要技术难点开发应用的新工艺、新技术和新设备可以满足TANAP项目弯管生产的需要。     

高强钢L485MB+316L双金属复合管对接焊工艺验证

针对高强钢L485MB+316L双金属复合管钢级的的提升、尺寸增大,导致传统的手工氩弧焊打底+焊条电弧焊填充盖面焊接方法无法满足其焊接需求的问题,分析了L485MB+316L双金属复合管材料的化学成分和力学性能,从焊材选择以及工艺参数等角度制定了详细的对接焊焊接工艺,并根据标准对焊口试样进行了拉伸试验、弯曲试验、刻槽锤断试验和腐蚀试验。结果表明,316L内衬管采用316L药芯焊丝焊接后的耐腐蚀性能可以满足API 5LC标准中对耐蚀合金的要求;作为耐蚀合金钢与碳钢的过渡区域采用ER309L焊材可以有效连接不锈钢与碳钢,且能保证过渡区域的良好韧性;采用JM-68作为填充盖面金属可以有效地满足X70级钢的强度要求。     

对我国《套管柱强度设计方法》标准的疑问

研究分析认为,2000年修订的《套管柱强度设计方法》(SY/T5322-2000)新标准存在一些值得商榷的问题,主要有:1)三轴应力强度在计算轴向应力时,对第一段套管采用压力面积法,以上各段则采用浮力系数法,两种方法混合使用;"轴向压应力可增大抗挤强度"的设计,是欠安全的;2)三轴抗拉强度计算公式、附录B中管内压力pi的计算、附录B2中有效拉力的绘图等,都可能有错误;3)用"垂深长度"乘以套管的"线浮重"计算定向井套管的自重拉力,与实际相差太大;4)套管弯曲力的定义不够严格,把弯曲力加到垂直井段是不正确的.     

高钢级大壁厚管线钢管母材屈服强度测量方法探讨

探讨了以材料自身的抗拉强度为基准值来测定其屈服强度值的方法,取拉伸应力一应变曲线上抗拉强度一定比例的两个数值,在曲线上拟合出具有一定斜率的直线,以该直线与横坐标交点为原点计算Rt0.5或Rp0.2.这种方法解决了因检测试验设备和试样加工精度等客观原因造成的高钢级大壁厚管线钢屈服强度测试结果不准确问题,为有效消除外在因素...     

X100钢级埋弧焊管焊缝局部拉伸强度和延性研究

为了研究X100钢级埋弧焊焊管不同区域的局部和整体拉伸行为的差异,通过拉伸试验比较了焊管不同区域的强度和延性性能,分析了其断裂行为及马氏体-奥氏体（M-A）对局部拉伸性能的影响,并结合显微组织、硬度试验及拉伸试验,分析焊后及再加热后热影响区的性能。结果表明,相比埋弧焊第2道焊道,焊道重叠区的热影响区表现出更高的屈服强度、抗拉强度、硬度、应变硬化和整体延性;焊道2和热影响区重叠区的断裂均发生在细晶热影响区（FGHAZ）处,重叠区FGHAZ中较高的M-A分数和较小颗粒间距促进了弥散强化,从而使该区域的强度更高;尽管重叠区试样的FGHAZ表现出比焊道2 FGHAZ高的整体应变,但其局部应变相对更低。     

锆换热器管子-管板强度胀接头的试验研究

通过拉脱试验和密封性能试验研究了工作温度和胀管率等因素对锆换热器管子-管板接头连接强度和密封性能的影响。试验结果表明,①在其它参数不变的情况下,采用橡胶柔性胀接的Zr／16MnR和Zr／316L管子-管板接头的拉脱强度随着工作温度（20～300℃）的增加而呈直线下降。②锆管胀接接头的拉脱强度随着温度的增加而下降的速度比钛管胀接接头要快,即锆管胀接接头拉脱强度受温度的影响更为明显。③在试验的胀管参数和试验温度下,其拉脱强度可以满足相关标准规范中[q]≥3．0MPa的要求。④随着工作温度（20～300℃）的升高,其接头的密封性能显著下降。⑤采用橡胶柔性胀接加机械滚胀可以较大幅度地提高胀接接头的密封性能。在此基础上,提出了锆材换热器管子-管板强度胀接头的主要设计和制造要点。     

X80钢专用高强度高韧性焊丝研制

西气东输二线工程采用X80级钢材,屈服强度在550MPa以上。为了实现钢管埋弧焊缝的高强度高韧性匹配,研究开发了X80钢专用H80焊丝,该焊丝匹配BG—SJ101 H1焊剂,熔敷金属屈服强度625MPa,抗拉强度660MPa,-40℃冲击功102J,具有较好的强韧性;在X80级厚壁管线钢焊接速度为1．7m／min时,焊接接头的抗拉强度达670MPa以上,-20℃冲击功平均值178J;焊缝的弯曲、硬度等试验结果均达到API SPEC 5L及西气东输二线X80级钢管标准要求。     

高钢级油气管道环焊缝接头性能及质量控制

在介绍管道环焊缝特点及重要性的基础上,分析了典型化学成分X80钢管自保护药芯焊丝半自动焊(FCAW-S)和熔化极气体保护焊(GMAW)环焊缝接头的关键力学性能。结果表明,无论采用FCAW-S还是GMAW方法并匹配相应级别焊丝进行环焊缝焊接,其接头的抗拉强度均满足标准要求。FCAW-S和GMAW环焊接头热影响区的韧性分散性大于焊缝,但是FCAW-S环焊接头焊缝的冲击吸收能量容易出现低值而导致不满足标准要求,而GMAW环焊接头焊缝和热影响区的冲击韧性均满足标准要求。强度匹配和焊接缺陷对管道环焊缝接头性能和承载能力有重要影响。为了保证管道运行安全,需要加强环焊缝焊接质量控制。     

ASME Ⅱ卷D篇表U数据作为设计校核中材料验收标准存在问题及探讨

ASME标准钢板对于短时高温抗拉数据无规定,但设备设计人员在校核时又要用到此数据,于是有些设计文件在技术要求中将ASME II卷表U的数据作为材料验收的标准。针对此种做法引发的争议及涉及的主要问题进行试验验证和分析探讨。研究结果表明,ASME II卷D篇表U中的数据是基于室温抗拉强度保证值,并根据拟合曲线将室温保证值提高了10%得到的,实测数据与ASME规范数据不一致,部分材料在250~350℃存在动态应变时效现象,但仍不满足设计要求。材料经模拟焊后热处理后性能下降,难以到达交货态的要求。给出了短时高温抗拉强度的选用建议。