小直径厚壁焊管成型有限元仿真分析

利用非线性有限元仿真软件Msc．Marc对小直径厚壁焊管的辊弯成型工艺过程进行了模拟。分析了焊管壁厚的圆度误差分布,给出了外径不变与壁厚不变两种情况下误差的多项式方程;总结了成型后壁厚的变化规律,找出了壁厚变化的峰值点。提出了依据壁厚变化规律对轧辊原始外轮廓进行修正以减少壁厚误差的设想,为高精度焊管设计方法提供了新的理论依据,为小直径厚壁焊管的生产应用做出了有益的探索。     

直缘成型高频焊管机组轧辊孔型设计

为了提高直缘成型高频焊管成型质量,研究并设计了一种关于轧辊孔型的计算方法,以保证带钢成型的均匀与稳定,同时减少成型过程中的残余变形。以Φ339.7 mm×(4.8~16)mm规格产品为例,详细计算了粗预成型段(BD1、EB、BD2)、精成型(FP1~FP3)、挤压机架和定径机架轧辊的主要设计参数,并绘制了变形辊花图。使用该方法设计的轧辊经现场试验,带钢变形流畅,表明该方法合理可行。     

多半径变形轧辊轧制超薄壁焊管的孔型设计

以生产1 65mm× 1 .2mm超薄壁焊管的轧辊孔型设计为例 ,介绍了多半径轧辊的设计参数和设计方法。通过精确的计算 ,得出了各成型架次的孔型尺寸 ,实现了焊管轧辊的设计。生产结果表明 ,该设计方法合理 ,比传统的单半径和双半径设计的轧辊更能适应轧制薄壁焊管 ,避免了轧制过程中的钢带“鼓泡”现象。     

直缝焊管短成型工艺

根据直缝焊管变形规律,以生产102 mm×4 mm直缝焊管和100 mm×80 mm×4 mm矩形管的轧辊孔型设计为例,介绍了短成型机组的构成和各种优点及轧辊的设计方法。通过精确的计算,得出了各成型架次的孔型尺寸,实现了焊管轧辊的设计。生产结果表明,该设计方法减小了对带钢中部的约束,使中间成型段自然成型,降低了轧制摩擦,提高了成品管表面质量,可有效地降低辊耗。与W成型法相比,具有明显的优势。     

国产X80大直径厚壁螺旋埋弧焊管开发

为了进一步降低管道建设成本,采用低C、低Mn和Mo-Cr-Ni-Nb-V-Ti合金设计,开发出了以针状铁素体为主的X80级22 mm/21.4 mm厚壁热轧卷板;通过制管工艺优化和控制,开发出了X80级Φ1 219 mm×22 mm和X80级Φ1 422 mm×21.4 mm国产大直径、厚壁螺旋缝埋弧焊管。产品性能检测结果表明,管体屈服强度、抗拉强度、焊接接头拉伸强度以及管母、焊缝、HAZ冲击韧性、DWTT等指标均达到或超过西气东输三线和中俄东线技术条件要求和API 5L标准要求;钢管静水压爆破试验起爆点位于母材,爆破口呈100%韧断;环切法测得环向弹复量为-55~-220 mm,盲孔法测得环向残余应力为-179~264 MPa,与同规格、同钢级直缝管相当,具有较低的残余应力。产品经国家油气管材质量监督检验中心检测,并经管道局环焊试验,符合管道工程技术条件和API5L及相关标准要求。产品千吨级试制表明,国内具备工业化批量生产能力。     

焊管成品长度与中直径高频焊管机组产量及投资的关系

围绕着近几年国内引进成型机建成的4套610和正在建设的3套660中直径高频焊管机组“在线定尺”成品长度为6.0~18.5 m的问题进行了讨论。研究分析了生产成品长度6.0~24.5 m焊管“在线定尺”、“精整线定尺”和“离线定尺”三个工艺方案,推荐“精整线定尺”工艺。建议对以船舶和铁路运输为主的中直径高频焊管企业,将焊管成品长度定为6.0~24.5 m,与国内目前普遍采用的成品长度6.0~18.5 m比较,不仅对海底输送管线用户有很强的竞争力,而且精整线综合小时生产能力将提高15.0%~35.0%,而投资仅增加4.178%;对以铁路运输为主的中直径高频焊管企业,建议采用“精整线定尺”工艺,将焊管成品长度定为6.0~12.25 m,与成品长度6.0~18.5 m比较,精整线小时生产能力将提高30%~35.0%,而投资仅增加3.280%。     

高频焊管焊接挤压辊的调整

针对高频焊管焊接挤压辊的孔型特点,介绍了生产不同规格焊管时焊接挤压辊的调整方法。结合高频焊管的成型工艺特点,提出了通过观察断面焊接区的金属流线方法,判定带钢边部端面焊接过程中合缝状态,并给出了不同合缝状态下调整挤压辊的具体办法。     

X80级Φ1422 mm×21.4 mm大直径厚壁焊管的研发及性能研究

为了实现大直径厚壁焊管的国产化,宝鸡石油钢管有限责任公司联合太钢、首钢、沙钢等多家钢厂经过多轮单炉试制和多轮千吨级试制,成功开发出了国产X80级Φ1 422 mm×21.4 mm大直径厚壁螺旋/直缝埋弧焊管,并进行了多项性能检测。结果表明,螺旋焊管管体屈服强度574~681 MPa,抗拉强度653~759 MPa,-10℃冲击功平均值373 J;直缝焊管管体屈服强度564~627 MPa,抗拉强度641~694 MPa,-10℃冲击功平均值460 J;螺旋/直缝焊管-5℃下DWTT剪切面积平均值96%。各项性能指标均达到中俄东线X80级Φ1 422 mm×21.4 mm钢管的技术要求,说明我国已经具备了工业化批量生产大直径厚壁焊管的能力。     

小直径厚壁管线内部腐蚀的检测

北海海底出油管线的长度都为１０～１２ｋｍ,内径４ｉｎ,壁厚１２．７ｍｍ,属于小直径厚壁管线。为了检测它们是否存在潜在的内部腐蚀问题,专业服务公司专门研制了一种采用直接磁反应（ＤＭＲ）技术的新型智能清管器,并制定了相应的检验计划。虽然ＤＭＲ检验技术有待于进一步改进,但最终的检验结果表明它在小直径厚壁管线内部腐蚀检测中的应用是成功的。     

大中直径HFW焊管机组高频接触焊与高频感应焊的讨论

通过对比国内外大中直径HFW焊管机组高频接触焊与高频感应焊的应用实例及实物性能试验结果,认为大中直径HFW焊管机组采用先进接触焊工艺生产的高频焊管,焊管质量好,节电效果显著;采用先进的接触焊工艺而引发大中直径HFW焊管机组生产线的工艺、设备等变化,将扩大焊管品种,增加金属收得率,降低设备投资,节省电耗;建议尽早开展接触焊等工艺的研究,提高焊管质量,节能减排。     

HFW薄壁管成型W孔型再探讨

指出仅仅一道W孔型辊所产生的管坯边缘纵向延伸有时竟占整个成型段管坯边缘纵向延伸量的60%左右,而且其中绝大部分是塑性延伸,这对薄壁管成型极为有害。通过优化W孔型辊主要设计参数,可使出W孔型辊后的W形管坯边缘纵向延伸大幅减少;同时,通过在W孔型辊工作直径之外加设有效直径、适当增大轧辊底径以及在有效直径上选择恰当的钢带切入点、让钢带以切入角为β的角度进入W孔型辊等改进措施,进一步降低了W形管坯边缘的纵向延伸,并由此使得整个成型段管坯边缘纵向延伸量和延伸率显著降低。     

厚壁大直径管窄间隙TIG自动焊技术

针对厚壁大径管氩电联合焊的缺点,开发了窄间隙脉冲TIG自动焊工艺,解决了厚壁大直径管窄间隙TIG焊中焊缝侧壁熔透、坡口设计等难点,通过研究厚壁管窄间隙焊接焊缝侧壁熔透技术,开发厚壁大直径管窄间隙TIG焊组合坡口,设计焊接该种坡口厚壁管的特定范围的焊接工艺参数,并在焊接实例中进一步验证了该工艺技术的可靠性,成功解决了厚壁...     

API大管径机组高频焊接工艺的选择

在生产直径大于406 mm(16 in)高频焊管时,为了能正确评估并选择适合的焊接工艺,从焊缝质量、能耗等方面讨论了接触焊和感应焊的差异,并重点讨论了大管径机组对高频感应焊和高频接触焊的影响.综合分析对比得出,高频接触焊相对感应焊具有焊缝质量好、节能效果明显、不需要昂贵的活套和感应线圈以及复杂的阻抗器装置等优势,感应芯棒设计及维护简单方便,成材率高,并且当采用“卷对卷工艺”时,相对于感应焊,接触焊产量高、废品少,能够获得明显较短的焊接V形区长度和较短的焊接区,易于控制板边质量和焊缝质量.     

大口径厚壁炉管胀接工艺

从工艺特点、操作要领及检验等方面介绍外径102～133mm、壁厚15mm以内的炉管胀接工艺。采用该方法在武汉石油化工厂延迟焦化装置的横管立式加热炉的Cr5Mo炉管胀接施工中，取得一次合格率100％、强度及严密性试验一次合格、补胀次数为0的理想成果。     

油气输送用大直径厚壁埋弧焊管残余应力及控制研究

针对油气输送用大直径厚壁埋弧焊管的残余应力问题,采用盲孔法测试了螺旋焊管和直缝焊管的残余应力,归纳了焊管制造过程中残余应力的演变规律,探讨了钢管制造过程中不同工序下残余应力的分布及其影响因素和控制方法。研究结果显示,板材矫直和钢管成型后的残余应力保持在150～200 MPa,且螺旋成型略大于直缝成型,成型过程的压下量对残余应力的影响有限;钢管焊接是在成型应力的拘束环境下进行的,直接影响焊缝的横向变形与残余应力,使得残余应力峰值不在焊缝中心,而是靠近焊缝区,螺旋焊管和直缝焊管的该区域残余应力均最高;制管过程中后续的水压试验、喷砂和防锈涂敷等工序,使残余应力得到大幅度降低,且分布更加均匀,螺旋焊管和直缝焊管残余应力峰值均保持在200 MPa左右,直缝管更低一些。研究表明,可以通过适当提高水压试验压力和涂敷温度的方法调节焊管残余应力。     

深海管线用高钢级厚壁直缝埋弧焊管研制

对深海管线用钢管的研制背景及技术目标进行了详细阐述。通过采用低C高Mn-Nb-Ti合金化的成分设计和合理的TMCP工艺控制,开发出具有高强度、低屈强比和优异低温韧性良好匹配的X70级36.5 mm厚壁管线钢。采用JCOE制管工艺试制的X70级准914 mm×36.5 mm直缝埋弧焊管,其管体及焊接接头的拉伸性能、断裂韧性及硬度等指标全部满足DNV-OS-F101标准要求,主要性能指标达到了研制技术目标要求。     

小直径高频铝焊冷凝器集流管堵渣回水的研究

为了解决小直径高频铝焊冷凝器集流管生产时经常发生的堵渣回水问题,在对铝焊渣进行分类的基础上阐述了铝焊珠与铝焊渣的区别和联系,同时分析了与铝焊珠有关的三种典型堵渣回水机理。分析结果表明,生产时应以减少焊管内腔铝焊珠为出发点,以消除“蚕虫”状和网状薄片铝焊渣为重点,通过优化成型和焊接工艺、控制管坯剪切质量、提高冷却液纯净度与流速、减小内刮刀杆尺寸等预防措施,预防堵渣回水发生。生产实践证明,这些措施解决了小直径集流管生产时的堵渣回水问题,确保了小直径高频铝焊冷凝器集流管的焊缝品质,达到了预期效果。     

深海用高强厚壁直缝埋弧焊管开发技术难点分析

深海油气管道对管道用管材的可靠性提出了更高的技术要求,高强度大壁厚直缝埋弧焊管是深海油气输送管道的方向发展。从深海用高强度厚壁直缝埋弧焊管对管线钢板材及钢管在高强度、高韧性和抗脆断、高尺寸精度、低焊接碳当量和良好焊接性以及抗腐蚀性等方面的高技术要求入手,详细分析了高强度厚壁管线钢材料、板材质量控制和钢管制造工艺等方面存在的技术难点,提出了解决思路。