X120管线钢管爆破试验与有限元分析

研究开发了一种新型的具有规定827MPa（120ksi）最小屈服强度的高强度钢,并应用于管线钢管。由于现有的规格最初并非用于X120,并且这种强度的钢管之前没有实际应用,因此为了研究X120钢管的爆破容量从而正确评估此钢管的结构性能,进行了一系列的全尺寸试验和有限结构分析。结果表明,X120钢管管体和焊缝的强度能够满足爆破性能的需要。     

钢管止裂实物爆破试验

通过三组不同规格Ｔ／Ｓ５２Ｋ钢管的实物静水压爆破试验,探讨了钢管裂纹的扩展行为。试验结果表明：用夏比冲击韧性能很好地判断管道的止裂能力;螺旋焊管复杂的 受力状态是导致裂纹扩展一定距离后发生偏转的主要原因之一。     

国产X80级直缝埋弧焊接钢管低温韧性

通过夏比冲击试验和落锤撕裂试验(DWTT),测得国产X80级直缝埋弧焊接钢管低温韧性.结果显示,X80级钢管具有较好的低温韧性,同时计算出钢管母材横向和纵向剪切面积为50%时低温韧脆转变温度(FATT)分别为-45 ℃和-59 ℃,并且从母材成分、轧制工艺、组织等分析了X80级直缝埋弧焊接钢管获得低温韧性的原因.     

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。     

玻璃钢复合钢管的制备及静水压爆破性能研究

为了探索玻璃钢复合钢管用于油气输送领域的可行性,对玻璃钢复合钢管的制备和静水压爆破性能进行了研究,包括玻璃钢复合层材料的选择、玻璃钢管复合钢管的制造以及玻璃钢复合钢管的水压爆破试验,并与普通输送钢管的水压爆破性能和生产成本进行了对比。结果显示,玻璃钢复合钢管相对于同钢级普通钢管的爆破压力值提高了约50%,复合管在水压爆破过程中没有明显的屈服过程,外径膨胀率仅为1.06%-1.20%。研究表明,玻璃钢复合层较大地提升了管体强度,具有较为明显的止裂能力,且具有较高的产品性价比。     

X70/X80管线钢厚板低温CTOD韧性研究

为了保证管线的运营安全,特别是在寒冷地区管线用钢的低温韧性,对管线用钢X70/X80厚板进行了低温裂纹尖端张开位移（CTOD）试验。试验结果表明,该等级的管线用钢板具有良好的抗开裂能力,能够满足制管要求。同时讨论了CTOD试验过程中样品制备、试验结果有效性检测以及特征CTOD值的确定等相关问题,在此基础上给出了管线用厚钢板CTOD认证试验的思路、方法、实践经验及改进意见。     

宝鸡钢管X80环焊缝焊丝试验成功

【本刊讯】前不久，经过前期的工艺性能、力学性能和焊丝熔敷金属等试验，宝鸡石油钢管有限责任公司研制的X80环焊缝焊丝，各项性能均能满足标准要求，试验获得成功。     

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。     

油气输送管低温爆破试验与止裂问题

介绍了一种油气输送管低温爆破试验方法，并将板状拉伸断裂韧性试验结果与低温爆破试验结果进行了对比。其结果表明３要用板状拉伸试验可评估管子方扩展止裂性能。并指出了板状拉伸断裂韧性试验３是研究钢管止裂的有效方法，应深入开展这方面的研究工作。     

中俄东线X80钢级Φ1422 mm×30.8 mm钢管理化性能研究

为了系统地掌握我国生产的中俄东线X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm钢管的性能水平,通过力学性能试验、化学成分及显微组织分析等方法,研究了用于中俄东线天然气管道项目的 X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm钢管及钢板理化性能,对采用不同厂家钢板制造的钢管理化性能进行了对比分析。结果表明,中俄东线X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm钢管具有优良的理化性能,尤其是-5℃条件下的DWTT性能十分优良。由于钢板制造工艺的差异,各厂家钢板及所制钢管理化性能存在一定的差异,这种差异主要与显微组织有关。     

厚壁X80管线钢管不同壁厚处的低温拉伸性能研究

为了研究厚壁X80管线钢管不同壁厚处的显微组织与低温环境下拉伸性能的关系,利用光学显微镜、电伺服拉伸试验机和低温试验箱等分析手段对壁厚为32.1 mm的X80管线钢管的显微组织和拉伸性能进行了分析。试验结果表明:由于X80管线钢管壁厚较厚,显微组织在厚度方向上的整体均匀性较差,中心层的组织晶粒度与外层相比较为粗大。温度由20 ℃下降至－60 ℃时,3组试样的抗拉强度、屈服强度均有上升趋势;在同一温度下,3组试样强度由大到小的顺序为:外层＞内层＞中心。     

低温环境用厚壁大管径X80直缝埋弧焊管宽厚板的开发

根据中亚天然气管道工程C线压气站用直缝管线钢管的技术条件,采用合理的成分设计、严格的炼钢质量控制及控轧控冷工艺,成功开发出具有良好低温韧性的X80宽厚板。产品微观组织以细小均匀的贝氏体为主,复合第二相弥散均匀分布的M/A组元。钢板具有高强度、低屈强比、优良的低温韧性和止裂韧性,在制管焊接过程中表现出良好的焊接性能,经过合理的JCOE工艺制成的直缝埋弧焊管成功应用于中亚C线压气站管线工程。     

外径1 422 mm、X80高钢级输气管道的消磁技术

油气管道组对焊接过程中，管端管口处经常存在着剩磁，当剩磁较大时易发生磁偏吹，有可能影响焊接施工进度和焊接质量。中俄东线天然气管道工程首次采用外径1 422 mm大口径、X80高钢级管道，现有的消磁方法和消磁设备对其适用性难以确定。为此，通过分析管道剩磁产生的机理，探讨了不同消磁技术的原理和优缺点，选取直流消磁技术开展现场试验，分析了国内外典型直流消磁设备的消磁能力，进而开展了磁感应强度对焊接影响、经验判断方法和空间分布规律试验。研究结果表明：①现有的直流消磁设备消磁能力差异较大，试验所选用的A型号直流消磁设备针对外径1 422 mm、X80管道最大消磁能力可达490 mT，并且具有电压补偿功能，消磁能力和稳定性较高，而其余设备的消磁能力则相对较弱，难以满足大口径、高钢级输气管道强磁力情况下的现场消磁需求；②直流焊机以及永磁铁等消磁方法的消磁能力较弱，可以作为在施工现场没有专用消磁设备时的一种备选消磁法，仅适用于磁感应强度较低、局部开展消磁的情况；③为了确保焊接质量，实际作业过程中，当管口剩磁小于5 mT时方可进行焊接作业，此时剩磁对焊接影响可忽略；④剩磁在管端轴向和周向上分布不均匀，现场消磁时需局部调整。结论认为，该研究成果可以为大口径、高钢级输气管道消磁及焊接作业提供支撑。     

X80钢级Φ1016mm管道四点弯曲试验数值分析

为了保证管道在四点弯曲试验时有足够长的区域满足纯弯曲条件,通过有限元模拟分析了X80钢级Φ1 016 mm管道全尺寸四点弯曲试验时管道弯矩、剪力和轴向应变分布,以及管道在集中力作用下的轴向应变分布。结果表明:从内力角度来看,四点弯曲试验时,两个加载压头之间的管道满足纯弯曲条件;从轴向应变角度来看,四点弯曲试验时,管道中部2 m范围的区域满足纯弯曲条件;加载压头处管道会产生应变突变并产生一定范围的影响;长度12 m的X80钢级Φ1 016 mm管道在四点弯曲试验时,应保证加载压头之间的间距≥4 m,从而保证管道中部至少有2 m长的区域满足纯弯曲条件。研究成果可为大直径管道全尺寸四点弯曲试验的开展提供理论依据。     

乙烯装置中低温管道设计

论述了乙烯装置中低温管道的布置中应注意的一些问题和低温管材的选用以及低温管道保冷管架设置的一般原则。     

层间温度对X80钢管多道环焊接头残余应力的影响

采用热电偶测量了X80钢管多道环焊接头焊接过程中的热循环,焊后采用盲孔法测量了焊接残余应力,建立了残余应力数值分析模型,并通过试验数据进行了校验,分析了层间温度偏离对残余应力的影响。研究结果表明:不同层间温度下,接头焊缝及热影响区拉应力较高,母材拉应力较低,在母材位置呈现拉-压应力转变。层间温度的改变对接头轴向应力的影响不明显,但对周向应力、等效应力的影响较大。当层间温度为248 ℃时峰值残余应力最低,考虑到经济和时间成本,生产实践中层间温度达到220 ℃时即可。     

12Cr1MoV钢管爆管失效分析

为了研究12Cr1MoV钢管在使用过程中早期爆管失效的原因,通过宏观观察、扫描电镜分析、光学显微观察等方法对失效钢管进行了分析。结果表明:钢管在较高温度、高压下运行,长期受管内腐蚀性介质冲蚀,局部内壁不断减薄,同时减薄部位出现蠕变孔洞;当减薄及蠕变孔洞发展到不足以承受管内压力时,导致爆管失效。对此,可通过提高管内过热蒸汽纯净度减少对管壁的腐蚀等途径加以解决。