高钢级管道全尺寸气体爆破试验技术研究

为了全面掌握高钢级管道止裂韧性预测方法,对高钢级管道全尺寸气体爆破试验技术进行了研究。在设计试验流程、钢管排布、传感器安装和数据采集等方案的基础上,对Φ1 422 mm X80钢级螺旋缝埋弧焊管进行了压力13.3 MPa的全尺寸气体爆破试验。结果显示,管道全尺寸爆破试验顺利实施,裂纹扩展速度、减压波等数据采集技术可靠,测试结果准确,与理论计算结果一致性较好。结果表明,我国已攻克并掌握全尺寸气体爆破试验关键技术,进一步提升了管道断裂控制研究方面的能力。     

西气东输管道延性断裂的止裂控制

正确合理地确定管材止裂韧性数值，是西气东输管道设计中的重大关键问题之一。为保证设计安全，管道的止裂设计必须建立在全尺寸止裂爆破试验的基础上，即用全尺寸止裂爆破试验来验证用模型预测并经公式修正的止裂韧性预测值。本文介绍了加拿大建设Alliance输气管道时进行的全尺寸止裂爆破试验，实验结果表明，实际止裂韧性值与用美国Battelle研究所的TCM双曲线模型和Leis修正方法计算出的预测值相吻合，我国西气东输管道的设计参数没有超出国际上经过全尺寸爆破实验验证的输气管道的数据范围，故建议采用CTM双曲线预测模型预测西气东输管道所需要的止裂韧性值，当计算出的止裂韧性数值大于94J时，采用大于1.0的Leis修正系数进行修正，文中还讨论了CVN试样断口分离现象对止裂性能的影响，控制止裂韧性应采用的试验方法与设备以及现场采用空气试压时应注意的问题。     

X100高压输送管线裂纹止裂预测探讨

参考目前X100高钢级管线全尺寸气体爆破试验结果,讨论了管线钢材料流变应力、DWTT能量对管道止裂行为的影响,研究分析了现有裂纹止裂预测模型对X100高钢级管线预测的局限性.提出了M参量(M=CV NV2/yS)的预测方法.分析结果表明,用参量M可以很好地预测管线裂纹扩展和止裂.结合材料流变应力、DWTT能量和参量M可以为实际管道工程用钢管的关键力学性能指标的确定提供支持.     

密相/超临界CO2管道全尺寸爆破试验综述

密相/超临界CO₂管道止裂韧性预测是世界范围内研究的热点和难点问题,目前已有的止裂韧性预测模型尚不能准确预测密相/超临界CO₂管道的止裂韧性。超临界CO₂管道全尺寸爆破试验是确定超临界CO₂管道止裂韧性的最佳方法,目前全球范围内仅有11次超临界CO₂管道全尺寸爆破试验,国内尚属空白。从基本情况、试验工况和参数、试验目的和结果等几个主要方向细致分析、总结和对比现有CO₂管道全尺寸爆破试验,为后续国内CO₂管道全尺寸爆破试验的开展提供理论指导和数据支撑,为CO₂管道设计和工程应用提供有力的参考依据。     

X120管线钢管爆破试验及止裂设计的研究

为了研究X120(827 MPa)钢管的爆破容量从而正确评估钢管的结构性能,进行了一系列的全尺寸试验和有限元分析,同时进行了爆破和断裂止裂研究,进行了全尺寸止裂试验以评估X120钢管材料本身的止裂能力。爆破试验和分析的结果表明,该X120钢管有很强的抗内压能力。试验所讨论的模型未预测到X120管线钢管固有裂纹止裂所需要的韧性,但是,在不太严格的设计情况下,对于有固有裂纹止裂能力的X120钢管可能具有足够的止裂韧性。     

天然气管道延性断裂止裂控制技术进展

随着管道钢强韧性的增加 ,延性断裂成为管道断裂的主要形式。为避免爆破等灾难性事故的发生 ,天然气管道延性断裂裂纹扩展和止裂控制成为国内外研究的重点。欧美研究机构通过大量的实验室及全尺寸爆破试验 ,建立了输气钢管延性断裂的止裂公式 ,为管道设计和止裂预测提供了便利 ,并在天然气管道延性断裂止裂控制中得到了广泛应用。本文重点介绍了Battelle双曲线模型和能量平衡模型的基本原理 ,比较了Battelle、Leis以及作者由统计分析所得预测模型之间的适用范围 ,同时讨论了两种模型在应用中存在的几个问题 ,为天然气管道止裂研究提供帮助。     

管道全尺寸爆破试验场建设及试验关键技术成果通过评审鉴定

正2017年6月22日,在中石油集团公司科技评估中心组织的科技成果鉴定会上,"管道全尺寸爆破试验场建设及试验关键技术"技术成果通过评审鉴定。管道全尺寸爆破试验场的建设及试验,旨在研究和掌握我国高钢级管线钢止裂韧性的第一手试验数据,对保障我国已建和待建长输管道的安全平稳运行,推动大直径、大输量、高压力、高钢级     

油气管道全尺寸气体爆破试验场方案探讨

目前具有独立进行油气管道全尺寸气体爆破试验能力的只有英国、意大利等几个国家,我国尚未建立独立的全尺寸爆破试验场。通过分析国外油气管道全尺寸气体爆破试验场的建设应用情况,结合我国油气管道建设技术的迫切需求,提出了我国建设全尺寸爆破试验场的必要性。包括试验场主要功能、场址选择、断裂控制试验原理与试验流程、爆炸影响范围、试验场布置、供气方案、自控与数据采集系统等,为我国建设油气管道全尺寸气体爆破试验场的建设方案奠定了基础。     

油气输送管道止裂器的开发

对管线钢管的全尺寸和小尺寸试验均证明了纤维增强材料可以用于X100等超高强度管道止裂器的制作。在所有情况下止裂器都能够吸收断裂能量,阻止、延迟断裂并使断裂扩展停止。为了检查纤维包裹增强止裂器的力学性能和复合构件的服役行为,开展了进一步的试验。附加的试验将有助于纤维增强止裂器的优化。欧洲钢管公司已经计划在其钢管生产中加入纤维增强止裂器。     

高钢级输气管道裂纹延性扩展及止裂模拟技术研究

为了有助于我国高钢级管道止裂设计研究,使我国天然气管道运行更加安全,综合分析了气体载荷模拟方法和断裂处理方法,以及金属裂纹延性扩展与止裂预测之间的关系。以X90管线钢管为研究对象,基于ABAQUS软件,从天然气状态方程建立入手,研究建立全耦合的管道裂纹动态扩展及止裂数值模拟技术。将金属断裂准则应用于有限元计算中,通过流体、固体、断裂全耦合计算得到输气管道裂纹扩展时的裂纹扩展速度和气体减压波速度,对比两种速度判断裂纹是否可以止裂。     

输氢管道采用X80管线钢的设计建议

高强度管线钢常被用于长距离、大输量天然气管道输送,然而目前的输氢管道采用低强度管线钢,以避免氢脆的产生。为了探究大直径X80管线钢输送加压氢气的能力,对X80管线钢试样进行了拉伸、韧性、裂纹扩展和圆片破裂试验。根据试验结果,分析了输氢管道压力对试样缺陷临界尺寸的影响,从而对X80输氢管道的设计提出了建议。研究表明,在一定输送能量下,氢的运输成本可能比天然气高出数倍。此外,尽管低强度钢的氢脆敏感性更低,但使用高强度钢建造输氢管道比使用低强度钢可带来10%～40%的成本效益。     

全球能源变换及管线钢的发展趋势

简要分析了全球能源变换的趋势,指出21世纪人类所用的能源主要有核聚变能源和天然气水合物两大类。分析了我国目前的能源现状,指出我国的天然气资源较石油资源更为丰富。天然气主要采用管道输送,为高效经济地输送天然气资源,开发高强度X80,X100和X120级管线钢十分必要。目前,发达国家已先后建成多条X80级输气管线和若干条X120级输气管线试验段。我国也于2006年试制成功X120钢级、16mm钢板,并试制出合格的直缝埋弧焊钢管。预计在2010~2015年,X80,X100和X120级管线钢管将会广泛应用于输气管线。     

大应变管线钢和钢管的关键技术进展及展望

油气管道工程在途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊地质环境时，使用的大应变管线钢和钢管的研制及应用配套技术是国际上研究的热点之一，也是我国重要油气管道工程必须破解的重大难题。为此，围绕大应变管线钢和钢管研发应用中的一系列关键技术难题，通过十余年的联合攻关，取得了多项理论技术创新。主要成果包括：①提出了应用多个不同的应力比、屈强比、均匀延伸率等参数联合表征和评价钢管变形行为的方法，建立了X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管新产品技术指标体系和标准；②研发形成了X70HD/X80HD钢板制造成套技术，获得了兼备低屈强比、高均匀伸长率、高应力比、高强韧性的大应变钢板；③研发形成了X70HD/X80HD JCOE和UOE大应变直缝埋弧焊管制造技术，解决了钢管母材和焊缝性能合理匹配及成型、焊接、扩径、热涂覆过程性能劣化难题；④自主研制了钢管内压+弯曲大变形实物试验装置，研发形成了钢管实物模拟变形试验技术。X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管在西气东输、中缅管道等重大输气管道工程中实现了规模化应用，取得了良好的应用实效。根据复杂地质条件管道建设与长期安全运行的新要求，提出了进一步发展基于应变的管道设计新方法，研发或完善与环焊缝强匹配要求相适应的焊接方法、焊接材料、焊接工艺、环焊缝性能质量及缺陷控制要求等配套技术的建议。     

OD1 422 mm X80钢管低温爆破试验研究

为了降低我国低温服役管材失效概率,掌握X80钢级管材低温性能,研究了一套低温爆破试验技术和方法,开发了低温爆破试验装置,在-5℃下开展了1次OD1422 mm X80钢管全尺寸低温爆破试验。通过试验得到了裂纹扩展速度和断口形貌,试验结果表明:在初始裂纹扩展速度达到200 m/s以上的情况下,该规格管材可依靠自身韧性将裂纹扩展速度降到100 m/s以下,实现低温止裂;同时试验钢管断口形貌与DWTT断口形貌相吻合,验证了DWTT试验方法的有效性。     

X100管线钢管的技术要求及研究开发

结合X100管线钢管开发研究成果,对X100管线钢管开发研究中普遍关注的断裂控制、高屈强比、各向异性、缺陷容限和韧脆转变行为等主要问题进行了分析讨论。研究结果表明,用DWTT试验和Battelle总结的85%SA对应温度经验方法能准确预测X100钢管的韧脆转变温度和断裂行为;目前只有全尺寸实物爆破试验法是适用于X100管线裂纹止裂行为预测的可靠方法。因此,X100管线钢管的应用还需根据具体管线服役工况,在API SPEC 5L标准基础上,补充屈强比、止裂韧性及DWTT等关键技术指标的要求,以保证X100管线的服役安全。     

X120管线钢管的开发及其力学性能

为了开发更远地区的油气资源,研发了X120级UOE管线钢管.X120级UOE管线钢采用低Pcm的低C-Mn-Ni-Mo-Nb-V-B设计,其细小的奥氏体/马氏体和下贝氏体组织,具有优越的强韧性匹配;低Pcm值使该X120级UOE钢管焊缝热影响区具有良好的止裂性能.通过全尺寸静水压爆破试验对X120管线管的变形行为进行了...     

X80级管线钢在高压大流量输气管道上的应用与发展前景

简单介绍了X80级管线钢在国外输气管道上的应用情况。介绍了澳大利亚业界对X80级管线钢应用方面的分析和观点，国外在应用X80级管线钢方面的标志性工程以及基于应变的管道极限状态设计方法。总结了《2004北京X80级管线钢及钢管国际研讨会》的主要结论，并对国内应用X80级管线钢的发展前景作了分析与建议：①将X80级管线钢应用于高压大流量输气管道已经是一项成熟的技术，可以带来可观的经济效益；②高压、大流量输气管道使用的管线钢新一轮的升级正在到来；③及时了解X80级管线钢的性能和管道设计、钢管制造、现场施工等特点，对长距离、高压、大流量输气管道钢级的选择，能做出正确决策。     

等效离散型海底管道模型试验方法研究

随着研究水深的增加,国内现有试验水池难以完成水深2 000 m以上的深水海底管道铺设试验,因此提出了等效离散型管道模型试验方法.分别对等效离散型管道模型试验方法和连续型管道模型试验方法进行了理论分析,以及2 000 m水深海底管道铺设水池试验,2种模型的理论分析及水池试验结果较为接近,验证了本文提出的等效离散型海底管道...