高韧性螺旋埋弧焊接钢管

采用双面螺旋埋弧焊的国产焊接钢管，其管线钢在强度级别上已达到了API 5L标准中的X70级水平。在焊接时采用H08C和H08D两种新型焊丝并配以SJ101焊剂，可使焊缝韧性大幅度提高，焊缝性能完全满足现行管线标准，达到国际通用技术水平。通过对国产X60，X70级埋弧焊钢管的测试，表明具有良好的综合力学性能，低温夏比冲击韧性及准静态断裂韧性，而且具有一定的抗H2S应力腐蚀疲劳能力，对H2S腐蚀不敏感。     

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。     

几种典型X80管线钢管及其环焊缝性能研究

环焊缝质量是影响高钢级长输管道安全的重要因素之一。国际焊接研究中心(IWTC)针对几种典型X80管线钢的焊接开展了大量研究,测试了钢管管体和环焊缝的组织及关键力学性能,分析了X80管线钢管环焊工艺及环焊缝性能影响因素,给出了推荐工艺参数、控制措施等。采用焊接热模拟试验研究了2种不同Nb含量的X80钢管的焊接性,分析了Nb含量对焊缝区域微观组织的影响机制。结果表明,国内典型的X80管线钢管均具有良好的性能,其管体性能及焊接性满足工程需要;应采用合理的环焊工艺和质量控制措施以保证焊缝的性能;铌含量较高的X80管线钢具有更优越的焊接性,但必须严格遵从焊接工艺规范。     

管线钢用BGSJ101-G烧结焊剂的研制

从渣系选择、焊剂碱度、焊接热输入、水玻璃模数、Mn/Si及MnO的含量等方面阐述了对焊剂工艺性能及焊缝冲击韧性的影响.研制出的管线钢用BGSJ101-G烧结焊剂为氟碱型渣系.应用表明,该焊剂匹配的H08C焊丝完全满足X70及其以下钢级管线钢的焊接性能要求,并成功投入多条油气长输管线钢管的生产之中.     

L360MB（X52）级抗硫化氢腐蚀钢管

为了解决抗硫化氢腐蚀用管完全依赖进口的问题,满足国内油气田对抗硫化氢腐蚀钢管的需求,宝鸡石油钢管有限责任公司在多年抗硫化氢腐蚀研究的基础上,采用国内钢铁企业开发的低碳、超低磷、硫、细化晶粒的抗硫化氢管线钢,进行焊丝焊剂匹配试验,优化焊接工艺,通过成型工艺控制残余应力,研制开发了满足国内油气输送要求的L360MB（X52）级抗硫化氢腐蚀螺旋埋弧焊管,改变了国内集输管线依靠无缝钢管或进口钢管的局面,填补了国内在该领域的空白。     

X120管线钢焊接试验及分析

采用焊接热模拟方法研究了线能量对X120管线钢HAZ韧性的影响,并通过3种不同成分焊丝与焊剂的匹配试验,确定了X120管线钢的最佳焊材匹配方案。以确定的工艺参数对JCO成型的X120管线钢进行了焊接实践,并对焊后钢管的性能进行了分析。研究表明,当线能量为35kJ·cm-1时,X120管线钢HAZ具有最高的韧性值;目前现有的焊接材料较难实现X120管线钢的过匹配焊接,应重点开发X120管线钢专用焊材;与普通管线钢具有较佳的弯曲变形能力不同,X120钢管在8倍壁厚的弯轴直径下弯曲出现裂纹,这主要是因为X120钢管焊缝CGHAZ晶粒长大明显,组织中M/A数量多,呈长条状分布,导致了X120钢管焊缝CGHAZ的脆化。     

管线钢管焊接专用SJ101-G烧结焊剂的研制

介绍了SJ101－G烧结焊剂的化学成分和研制过程,通过对SJ101－G烧结焊剂配合H08C焊丝焊接X70管线钢的焊缝力学性能的解剖分析,指出采用传统的熔炼焊剂、SJ101等烧结焊剂其焊缝不能满足标准关于韧性的要求。并通过大量的X65、X70级管线钢的生产试验,指出SJ101－G烧结剂配合H08C焊丝焊接65X、X70级管线钢管焊缝X射线探伤可达到I级标准要求,韧性也能达到标准要求。     

合金元素对X100级管线钢焊缝组织和性能的影响

采用不同合金成分的焊丝进行了X100级管线钢的焊接试验,对焊缝的力学性能及显微组织进行了分析,发现在进行X100级管线钢焊接时焊丝合金成分对焊缝力学性能和显微组织影响较大,采用含Mn、Cr、N i、Mo等合金元素较丰富的焊丝进行焊接时可以改变焊缝中的显微组织形貌,得到综合性能良好的焊接接头。     

X80管线钢环焊缝气体保护焊焊丝的研制

针对X80管线钢的组织与性能特点,研究设计了适用于管线钢现场焊接用Mn-Ni-Mo-Ti合金系气体保护焊焊丝;测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧性、抗拉强度和硬度。该焊丝的熔敷金属屈服强度600 MPa,抗拉强度645 MPa,-30℃夏比冲击功105 J。该焊丝用于X80管线钢现场焊接结果表明,焊缝抗拉强度645 MPa,-10℃夏比冲击功平均值145 J,焊缝具有很好的强韧性匹配。采用金相显微镜和SEM对使用该焊丝焊缝微观组织和断口形貌分析表明,焊缝金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体的组织,断口为韧窝状,呈现典型的塑性断裂特征。     

碳钢管线焊接接头的电化学腐蚀行为研究

母材选用A106B管线钢,焊丝选用2.4 mm的实芯焊丝ER70S-G,使用两种焊接工艺(GTAW+SMAW和GTAW)进行钢管对接焊,试样焊接前后均无热处理。通过对焊接接头的焊缝、热影响区和母材的极化曲线测量,研究了两种焊接工艺所得焊接接头各区域的腐蚀行为。结果表明,两种接头不同区域的耐蚀性为:母材热影响区焊缝。     

集输管线用抗H2S腐蚀低锰X65MS焊管的开发

为满足含H2S介质油气集输管线用钢管的使用要求,采用w(Mn)=0.25%~0.5%抗H2S腐蚀卷板,通过成型和焊接工艺研究,成功开发出了低锰X65MS钢级HFW/螺旋/直缝抗H2S腐蚀用焊管,并对试制钢管进行了力学性能测试及HIC、SSCC试验。力学性能检测结果显示,HFW/螺旋/直缝焊管0℃下焊缝冲击功均大于80 J,且具有优异的焊缝低温韧性和抗弯性能,管体最高硬度仅239HV10;HIC试验结果显示,3种焊管管体和焊缝的CSR、CLR、CTR均为0;SSCC试验结果显示,3种焊管管体和焊缝试样在分别加载72%Re L和90%Re L载荷下,母材和焊接接头均未出现裂纹或断裂,表现出了良好的抗酸性。研究结果表明,开发的低锰X65MS钢级HFW/螺旋/直缝抗H2S腐蚀用焊管,完全可以在含H2S的油气输送中安全服役。     

日本JFE公司开发的低温韧性优良的X80电阻焊管线管

概述了日本JFE公司开发的低温韧性优良的X80电阻焊(HFW)管线钢管的性能和特点。为了提高天然气和石油的输送效率,厚壁高强度的管线钢管逐渐被应用于高压管线的敷设。为进一步提高X80管线钢管用热轧卷板性能,研究了热轧卷板的组织、化学成分对强度和韧性的影响。在此研究基础上,JFE公司采用TMCP轧制工艺开发了具有细化析出物、没有珠光体或马氏体组织的超低碳贝氏体铁素体钢。采用所开发的钢制成的HFW管线钢管因其母材和焊缝具有良好的匹配性能,特别适用于低温环境。     

低Mn高Nb耐酸性X65MSHFW焊管性能研究

为了满足酸性载荷条件下管材能够承受高压、大流量酸性油气输送需要,采用抗酸性能优异的低Mn高Nb热轧板卷,经过优化和控制成型及焊接工艺,开发出耐酸性Ф323.9 mm×9.5 mm HFW焊管。力学性能检测结果表明,试制焊管的性能达到了X70钢级的标准要求,-40℃下焊缝冲击功大于136 J,管环压扁到平板相贴时焊缝区域未见任何裂纹,且管体最高硬度仅229 HV10。HIC腐蚀试验表明,管母和焊接接头表面均无氢鼓泡,剖面裂纹率均为零。SSCC腐蚀试验和沟槽腐蚀试验结果均符合相关要求。可见开发的X65MS耐酸性HFW焊管具有十分优异的抗HIC/SSCC性能和抗沟槽腐蚀性能,可以在含硫化氢的油气输送中安全服役。     

X80高强度管线钢的焊接工艺研究

介绍了俄罗斯某钢厂生产的X80高强度管线试验钢的化学成分及其力学性能,对该管线钢的焊接工艺(包括对其形成热、冷裂纹倾向)、组织硬度和焊接接头的冲击韧性等进行了研究。指出,采用X80高强度管线钢制作输气钢管是管道建设节约成本、提高效益的有效途径。研究完善的焊接工艺,包括选择合适的焊接接头近缝区冷却速度,是保证焊接接头性能和良好焊缝组织的关键。     

X80管线钢环焊缝的焊接工艺研究

以目前在我国管道建设中使用的最高钢级X80管线钢为研究对象,采用焊接工艺试验、力学性能测试及显微分析技术研究了CO2气体保护焊工艺下X80管线钢焊接接头的性能和热影响区的组织变化规律。结果表明:采用设计的工艺参数对X80管线钢进行焊接,X80管线钢母材及其焊接接头的显微组织均为针状铁素体和晶内针状铁素体,可以得到合格的焊接接头,能够满足管道建设工程的需要。     

高强度管线钢的发展和挑战

随着石油、天然气消费量的增长,石油、天然气输送管线的重要性显得越来越突出.为了实现安全、经济的输送,管线钢钢管起到重要的作用.针对长距离高压输送管线的发展带来的对高强度钢管的巨大需求,论述了X70级钢管在全球的主要管线工程中的应用以及X80及其以上级别钢管技术的发展状况,指出:要实现X80及以上级别钢管的应用,还有很多工作要做,例如高强度管线钢的综合性能、断裂韧性、止裂性能的研究及焊接设计等,此外,还要完善和建立钢管性能标准、设计标准、施工标准等.     

X65钢和3Cr钢作为海底管道用钢抗CO2腐蚀性能研究

用高温高压反应釜模拟油气输送管道典型腐蚀环境,研究X65钢和3Cr钢作为海底管道用钢的抗CO2腐蚀性能.在温和腐蚀环境,X65钢与3Cr钢的平均腐蚀速率均较低,使用X65钢是安全的.随着温度和CO2分压提高,与X65钢相比3Cr钢表现出更优越的抗CO2腐蚀性能:在中等腐蚀环境3Cr钢平均腐蚀速率较X65钢大幅降低,在中等和苛刻腐蚀环境3Cr钢可有效抑制局部腐蚀的发生;在这样的腐蚀条件下,3Cr钢作为海底管道用钢较X65钢安全.3Cr钢较X65钢抗CO2腐蚀性能提高的主要原因是表面形成了富Cr的腐蚀产物膜,结构致密,对基体起到了有效的保护作用.     

X80管线钢管在5%NaCl+0.5%醋酸溶液中的腐蚀行为研究

应用动电位极化、电化学阻抗谱和浸泡试验方法研究了X80管线钢管母材和焊缝试样在5%NaCl+0.5%醋酸溶液中的腐蚀行为。结果表明,焊缝试样的开路电位较母材负移,在电化学腐蚀过程中,母材和焊缝区的腐蚀过程受活化极化控制,焊缝区具有较高的腐蚀速率。母材和焊缝的电化学阻抗谱均具有两个时间常数,母材极化电阻值大于焊缝区。在浸泡试样中,随着浸泡时间的延长平均腐蚀速率逐渐下降,但焊缝区产生严重的选择性腐蚀现象。