高钢级螺旋缝焊接钢管拉伸试样类型选择

通过试验研究了X65、X70级螺旋埋弧焊钢管不同拉伸试样--板状试样和圆棒试样的拉伸性能.试验表明:板状试样和圆棒试样所得到的拉伸试验结果有一定的差异,钢管拉伸试样类型对拉伸试验结果有一定的影响,圆棒试样屈服强度高于板状试样,抗拉强度则差异不大.分析认为,钢管尺寸允许时建议用圆棒试样代替板状试样.     

螺旋埋弧焊管制管前后拉伸性能变化的统计分析

研究了API B～X80钢级、管径355.6～1219mm及壁厚6.3～18.4mm螺旋埋弧焊管制管前后拉伸性能变化的一般规律,结合螺旋埋弧焊管制造过程分析了试样展平过程产生的包申格效应对钢管拉伸性能的影响。结果表明:对于X65以下钢级钢管包申格效应明显,即制管后屈服强度下降明显,并且差异值随着强度水平的提高而提高,而对于X70以上钢级钢管,包申格效应不明显,制管后屈服强度下降不大;对于抗拉强度,所试验钢级钢管制管前后基本一致。材料的组织是影响屈服强度变化或包申格效应大小的主要因素。     

管线钢平面应变断裂韧性经验模型研究

为了研究高钢级管线钢断裂韧性受试样厚度影响的变化规律,对X80管线钢不同厚度的试样进行了系列断裂韧性试验,建立了X80管线钢平面应变断裂韧性和临界壁厚关系的经验估算模型。基于试验结果以及三维断裂力学理论和准则,对所建立的经验模型进行了验证。结果表明,对于X80管材,平面应变的临界壁厚大约在50 mm,与厚壁弯管的爆破试验结果基本吻合;经验估算模型的预测结果较为准确,能够满足工程应用的需要。     

螺旋埋弧焊管制管前后力学性能变化及其影响因素

研究了Q235B～API X80钢级、壁厚6.3 ～18.4 mm热轧卷板的化学成分、组织及性能以及Φ355.6 mm～Φ1 219 mm的螺旋埋弧焊管制管前后力学性能变化的一般规律,分析了螺旋焊管制造过程及试样展平过程产生的包申格效应对钢管拉伸性能及韧性的影响。研究发现,包申格效应与钢级（或者强度水平）相关性最强,X52～X65钢的包申格效应最为明显,而X52以下及X70以上钢级的包申格效应则不太明显;对于抗拉强度,所试验钢级制管前后基本一致。材料的成分及显微组织是影响包申格效应的主要因素,静水压试验工序也会使螺旋埋弧焊管的屈服强度相比焊接后钢管显著提高,制管后夏比冲击性能变化无明显规律。     

高钢级厚壁海管拉伸性能试验研究

结合中海油南海荔湾3—1海底输气管道项目,通过试验对高钢级厚壁海管的抗拉强度、屈服强度、屈强比以及延伸率等进行了研究分析。结果表明,无论是纵向还是横向。板状试样的抗拉强度和断后伸长率平均值均高于圆棒试样;而横向板状试样宽度的变化对其抗拉强度的影响很小;上、下表面抗拉强度平均值高于壁厚中心平均值;不同宽度的板状试样,宽度越大,断后伸长率越大;不同壁厚位置的小尺寸棒状试样的断后伸长率变化不大。纵向板状试样的屈服强度、屈强比基本高于圆棒试样;横向板状试样屈服强度、屈强比基本低于圆棒试样,壁厚上、下表面屈服强度、屈强比高于壁厚中心平均值。     

试样制备过程对高钢级输送管管体拉伸性能的影响

针对高钢级输送管管体拉伸性能试验中发现的异常值和异常曲线,分析了试样制备过程对试验结果的影响,认为应变时效是造成管体拉伸试验结果异常的主要原因。对X80钢级直缝埋弧焊管管体的应变时效行为进行了试验模拟,结果与分析相吻合。最后,通过严格控制试样制备程序和加工条件,消除了应变时效对试验结果的不利影响。     

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...     

国内X80级管线钢的发展及今后的研究方向

介绍了国内外油气管道及高钢级管材的发展情况,国内在X80级管线钢应用基础研究和产品开发方面所开展的工作,及X80级管线钢管的质量状况。分析了X80级管线钢应用中应关注的几个问题。指出：①大口径高压输送及采用高钢级管材是国际管道工程发展的一个重要趋势;②我国实施X80钢级管道工业性工程应用的条件已经基本成熟;③为确保X80级管道的安全可靠,在借鉴国际上先进成功经验的基础上,应进一步加强X80级管线钢应用基础研究和相关的技术攻关。     

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。     

螺旋埋弧焊管管体横向纵向拉伸试验结果分析

对X60钢φ508mm×11.1mm螺旋埋弧焊管管体横向和纵向拉伸试验结果进行了对比,并结合焊管横向及纵向拉伸试样在卷板和焊管的位置,经过分析发现,螺旋埋弧焊管管体纵向屈服强度明显要高于横向,而抗拉强度则相差不大。     

试样形式对X65/X70大壁厚海底用直缝埋弧焊管拉伸试验结果的影响

以JCOE成型的X65级φ 762 mm×30.2 mm和X70级φ 765.2 mm×31.8 mm钢管为例,对X65/X70大壁厚海底用直缝埋弧焊钢管管体横向和纵向拉伸试验进行了对比,分析了板状试样和圆棒试样对管体拉伸试验结果的影响.结果表明:试样形式对抗拉强度的影响较小;横向圆棒试样的屈服强度、屈强比均明显高于横...     

X80钢级热轧板卷及螺旋焊管拉伸性能统计分析

对不同规格、不同厂家生产的X80钢级热轧板卷及制成的螺旋焊管拉伸性能进行了统计分析。结果表明,制管后屈服强度和抗拉强度均呈升高趋势,且屈服强度增加量大于抗拉强度,屈强比呈升高趋势,伸长率呈降低趋势;成型和静水压试验过程中的形变强化是影响性能变化的主要因素。静水压试验压力和试样尺寸影响形变强化效果,静水压试验压力越高,试样尺寸越接近钢管原始壁厚,则形变强化效果越明显,强度增加量越大。     

基于主曲线法的高钢级管道环焊缝韧性表征

为了寻求高钢级管道环焊缝韧性的准确表征试验方法,对现有的冲击韧性与断裂韧性转化关系方法进行了对比分析,明确了不同方法的适用范围和限制条件。开展了X80管线钢半自动焊环焊缝的断裂韧性试验,并采用主曲线法对管线钢环焊缝的韧性进行了表征。结果表明,曲线法能够较好地描述高钢级管道环焊缝韧脆转变区的韧性离散情况,高钢级管道环焊缝可以采用基于主曲线的韧性表征方法。     

管线钢拉伸试验中异常屈服强度研究与分析

针对国内某制管厂在对管材进行拉伸试验时屈服强度普遍偏高问题进行了深入调查分析,结果显示：试验机系统误差是拉伸屈服强度和抗拉强度偏高的原因之一;此外,误把规定非比例延伸强度Rp0．5视为管线钢屈服强度Rt0.5,是屈服强度普遍升高的主要原因。     

X80与X100级管线钢屈服强度Rt0.5与Rp0.2的差异性研究

对钢级为X80和X100的两种管线钢的拉伸性能进行了试验研究分析,结果显示X80级管线钢纵向和横向屈服强度的Rt0.5与Rp0.2的值重合,而X100级管线钢的Rp0.2对应的总应变比0.5%要高.通过对应力-应变曲线分析可知,这是因为X100级管线钢拉伸曲线弹性阶段的延伸,使曲线的屈服部分和其后的均匀延伸部分上升造成的.因此,在进行级别高于X80的管线钢拉伸试验时,建议使用Rp0.2的值作为材料的屈服强度,或使用与Rp0.2相对应的总应变强度作为屈服强度.     

国内外高钢级管线钢的发展及应用

长输油气管道正在向大口径、高压力的方向发展,为满足这一要求,高钢级管线钢的应用逐渐成为油气管道建设的发展趋势。目前陆上天然气管道已经发展到X80钢级,国内外对更高钢级X100、X120的研究也取得了新的进展。本文系统整理并介绍了国内外X80、X100、X120等三种高钢级管线钢的开发、生产及应用现状,并展望了它们的发展方向。     

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。     

管线钢热轧卷板屈服强度的试验研究

为了准确测定管线钢热轧卷板的屈服强度,以X90管线钢热轧卷板为例,采用规定比例极限σP50的计算方法,通过横向、30°和45°方向圆棒试样和直接拉伸矩形试样的拉伸试验、规定比例极限σP50的试验、横向矩形试样预拉伸至规定比例极限σP50的试验等,测定了屈服强度RP0.2和Rt0.5的变化情况。结果表明,预拉伸至σP50对试样力学性能的影响不大;30°和45°方向的矩形拉伸试样σP50的误差限分别为±20 MPa、±5 MPa,在此范围内的屈服强度RP0.2和Rt0.5数据分散性较小,略高于相同方向的圆棒试样,与横向矩形试样的屈服强度略高于横向圆棒试样的规律性一致。预拉伸至规定比例极限σP50能够准确计算管线钢卷板的屈服强度。     

制管预应变对管线钢拉伸性能的影响

分别对X60和X70管线钢的板状试样及X80管线钢棒状试样进行了拉伸试验.结果显示,X65和X70管线钢制成钢管后的横向屈服强度和屈强比均降低,X80管线钢在制成钢管后横向屈服强度和屈强比上升,X70钢管在冷扩径后屈服强度和抗拉强度略有上升;X65卷板拉伸应力一应变曲线中,材料屈服时有明显的屈服平台,屈服平台在制成钢管...     

基于应变的高钢级管道环焊缝适用性评价

现行管道设计标准大多遵循传统的基于应力的设计准则,当管材出现屈服和应变强化时,基于应力的设计准则便不再适用。为了有效开展基于应变的高钢级管道环焊缝适用性评价,需要解决驱动力的应变表征和失效准则确定两个关键问题。通过对含环焊缝根部裂纹的高钢级管道进行有限元分析,得到基于应变的裂纹扩展驱动力,研究了缺陷尺寸、强度匹配及压力等因素对环焊缝应变能力的影响;对比分析了两种管道环焊缝断裂失效准则并明确其适用性。分析结果表明：缺陷尺寸不仅影响裂纹扩展阻力,而且影响裂纹扩展的驱动力,裂纹深度较长度对基于应变裂纹驱动力的影响更为明显;高匹配焊接的环焊缝具备更强的应变能力,承载能力也相应增强;错边和变壁厚等根部不连续会削弱环焊缝的承载能力;基于裂纹失稳扩展失效准则评价的是极限应变能力,对环焊缝的断裂韧度要求很高,建议选择基于断裂韧度准则的评价方法。所得结论可为高钢级管道环焊缝应变能力评估提供技术参考。