外径1422mm的X80钢级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380×10~8 m~3/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。     

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。     

X80钢级1422mm大口径管道断裂控制技术

在中俄东线天然气管道工程中采用高钢级(X80钢级)、大口径(外径为1 422 mm)的管道进行高压输送(压力为12MPa)可以有效增加天然气输送量,满足我国能源战略的需要。然而随着钢级、输送压力、管径及设计系数的不断提高,管道的延性断裂成为断裂的主要方式,止裂控制便成为研究的重点。为此,对止裂韧性计算的主要方法 Battelle双曲线(BTC)方法以及断裂阻力曲线和减压波曲线进行了深入研究,明确了BTC方法的原理及其适用范围,同时分析了BTC方法应用于高强度、高韧性管线钢时所存在的问题,给出了目前国际上针对BTC计算结果常用的修正方法。回顾了俄罗斯Bovanenkovo-Ukhta外径为1 422 mm X80管道断裂的控制方案,针对中俄东线管道的设计参数,对BTC计算结果进行了修正,进而制订出符合中俄东线天然气管道安全要求的止裂韧性值(245 J)。     

大输量天然气管道工程用特厚壁X80M热轧板卷的开发

针对中俄东线等大输量天然气管道工程用X80钢级螺旋埋弧焊管对热轧板卷提出的技术要求,介绍了武汉钢铁有限公司21.4 mm特厚壁X80M热轧板卷的成分工艺设计,统计分析了批量生产X80M热轧板卷的化学成分、力学性能、低温韧性和显微组织,以及钢管的低温韧性。结果表明:武汉钢铁有限公司为中俄东线天然气管道工程开发的螺旋埋弧焊管用21.4 mm特厚壁X80热轧板卷组织为细小均匀的针状铁素体+弥散分布的M/A岛,低温韧性优异,各项理化性能全部满足管道工程技术标准要求。     

中俄东线用大壁厚螺旋埋弧焊管预精焊工艺研究

为了保证中俄东线天然气管道的正常生产,采用预精焊工艺试制了X80钢级Φ1 422 mm×21.4 mm大壁厚螺旋埋弧焊管,并对其焊缝力学性能、冲击韧性、显微硬度、化学成分和微观组织特征进行了分析。结果表明,预焊焊缝微观组织为板条马氏体,精焊内、外焊缝微观组织为针状铁素体+少量珠光体,焊缝边缘整齐美观,脱渣良好,能够消除内焊“马鞍形”焊缝。试验结果表明,试制的螺旋埋弧焊管各项性能指标完全满足中俄东线大壁厚天然气管道的生产技术条件,为X80钢级Φ1 422 mm×21.4 mm大壁厚螺旋埋弧焊管的生产提供参考。     

-45℃低温环境用X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm站场直缝焊管的开发及性能研究

针对中俄东线天然气管道工程用站场低温管的技术要求,通过对焊管焊接工艺、焊材匹配及扩径工艺的研究,开发出了-45℃低温环境用X80钢级Φ1 422 mm×30.8 mm站场直缝焊管,并对焊管力学性能进行了检验。检验结果表明,焊管管体屈服强度为606～660 MPa,抗拉强度为681～737 MPa,屈强比为0.85～0.91,-45℃时冲击功平均值为327 J, DWTT剪切面积平均值为57%;焊缝冲击功平均值为144 J,热影响区冲击功平均值为225 J。各项性能指标均满足《中俄东线天然气管道工程站场低温环境用管材、管件技术条件第5部分:站内钢管》要求。     

Φ1 422mm大口径X80钢管道全自动焊接技术应用

全自动焊接工艺可以有效地提高焊缝焊接质量,提升焊接效率,尤其可以实现长输管道焊接流水化作业。通过管道控制断裂试验场科研项目,模拟野外环境,对Φ1 422 mm×21.4 mm的X80钢大口径管道焊接技术进行了全方位实地应用。现场分别采用中石油管道局研究院自行开发的CPP900-IW56型内焊机和CPP900双焊炬外焊全自动焊设备进行了全自动根焊和填充盖面,焊后对焊缝进行了热处理。焊接材料使用国外技术领先的药芯焊丝,全部焊缝焊接质量均达到了I级。管道爆破试验中Φ1 422mm的X80钢管焊缝未出现气孔、裂纹等质量缺陷,此次管道爆破试验可为即将开工的中俄东线天然气管道工程和国内陆续开工的大型长输管道工程施工提供技术储备和技术支持。     

管道建设管理步入“智能”新时代 中俄东线天然气管道工程以智能化推进升级管理

<正>中俄东线是我国第3代大口径管道的首条管道。中俄东线管道口径达1 422 mm,采用X80高强度钢,设计承压能力为12 MPa,相当于120 kg的重量集中在1 cm~2钢板上。此前,我国建设的管道口径最大为1 219 mm。这样的设计组合在我国天然气管道建设史上是第一次,在世界天然气管道建设业界也很罕见:3 371 km长、380×108 m~3/a输量、极端严寒的天气、极其复杂的地理环境、中俄两国的建     

中国石油西部管道公司OD 1422mm X80管线钢管达到国际领先水平

正2020年3月28日,中国石油西部管道公司(以下简称西部管道)研发的"OD 1 422 mm X80管线钢管研制及应用技术"通过专家组鉴定,达到国际领先水平。"OD 1 422 mm X80管线钢管应用技术"是第三代大输量天然气管道工程关键技术的重要组成部分。根据中国石油建设四大油气战略通道的规划部署,为满足提高天然气管道输送能力的需求,西部管道依托当时的北天山备用通道项目,就"如何在满足输量要求的前提下减少管道数量、节省建设时间、减少管道占地和投资"等重大难题进行了多次论证,最终决定采用增大管径的方式来保证输气量的增加。研发任务由西部管道负责牵头组织实施。     

本期导读

<正>油气管道是国民经济的能源动脉。2019年7月4日,我国建设的首条X80钢级、直径1 422 mm、输气压力12 MPa、年输送量380亿m~3的第三代大输量天然气管道标志性工程——中俄东线天然气管道工程(长岭—永清)全面开工建设,标志着我国大输量油气管道建设走在了世界前列。重大工程离不开科技创新的支撑,近年来,围绕着大输量管道建设,我国在管道设计、管型选择、     

针对中俄东线高钢级大口径输气管道自动焊的设计提升

中俄东线天然气管道首次选用外径1 422 mm、输送压力12 MPa、X80钢级的设计参数组合，并且首次全面采用自动焊施工。为了提高自动焊的焊接效率、保证焊接质量，从管道线路选线、管道敷设、材料及焊接等方面对设计方法和技术进行了改进与提升，重点针对管道路由选择、管道转向、管道穿越障碍物、线路用管技术条件、不等壁厚焊接坡口和管道可靠性校核等方面开展了相关技术研究。研究结果表明：①在线路选线原则上尽可能地保持线路走向顺直，坡度控制在12°以下；②在管道转向设计中，在空间允许范围内尽可能地使用大角度弹性敷设代替冷弯管和热煨弯管；③在穿越等级公路时，优先采用了新式盖板涵代替传统套管；④在管材方面，加强钢管不圆度等参数控制；⑤在焊接方面，采用新型不等壁厚内孔锥形焊接坡口；⑥在管道整体安全性方面，进行线路可靠性评价。结论认为，上述设计提升措施有效地提高了自动焊的施工效率和焊缝质量，使管道线路段的可靠性能够满足规范中的目标可靠度要求，在中俄东线的自动焊现场实施过程中取得了显著成效，可以为自动焊在后续工程中的全面应用提供技术支撑。     

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。     

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.     

中俄东线X80钢级Φ1 422 mm管道工程设计关键技术应用

为了进一步提升国内油气输送管道建设水平,总结了中俄东线干线北段（黑河—长岭段）X80钢级Φ1 422 mm管道建设前期的一系列技术攻关以及在工程的设计、材料和施工等方面取得的技术突破和科研成果,包括管道的安全可靠性、管道敷设、高后果区识别及评价、管材和环焊缝的断裂韧性、自动焊应用及无损检测、管道下沟等九个方面的技术应用情况,为今后国内大直径管道设计及施工提供借鉴和指导。     

中俄东线大口径输气管道的投产气体运移规律及注氮量优化

中俄东线天然气管道是外径1 422 mm超大口径天然气管道在国内的首次应用，投产采用氮气作隔离、后续天然气置换的方式。为了进一步明确中俄东线天然气管道在投产过程中各气体的运移规律以及确定合理的注氮量，采用计算数值模拟的方法，建立了基于外径1 422 mm管道的组分输运模型，进行了基于投产实测数据的模型可靠性验证，分析了不同管径、不同初始氮气封存管容比、不同置换速度条件下的气体运移规律，得到了理论最优注氮管容比值。研究结果表明：①天然气置换时，重力因素不可忽略，与小口径管道天然气沿着管道中心线“锥进”不同，中俄东线天然气沿着管段的顶部突进；②天然气置换速度是影响气体运移规律的主要因素，置换速度越快，纯氮气管容比值越大，最终将趋于一个极大值，投产时应适当提高天然气置换速度；③在氮气封存压力为0.02 MPa的条件下，5 m/s、7 m/s、9 m/s、15 m/s、30 m/s的天然气置换速度对应的理论最优注氮管容比值分别为7.60%、5.00%、4.50%、4.00%、4.00%。结论认为，该研究成果可为大口径天然气管道的安全、经济投产提供借鉴。     

西气东输管线用钢、钢管"技术条件"编制中的几个问题及回顾

西气东输是中国首条管径最大,输送压力最高,距离最长,钢级最高 ,所经地区最复杂的一条输气管线,也是举世瞩目的一项重大工程,它的安全性十分重要。重点介绍了西气东输管线用钢,钢管“技术条件”的编制依据以及对管线钢,钢管的技术要求和确定原则。回顾了“技术条件”正式发布贯彻执行一年来,采购,制管执行,操作状况,并对存在的问题进行了总结。对保证西气东输工程用钢,钢管质量起到了指导性作用。     

封面

利用某钢管厂生产的不同批次三种成分体系X65管线钢管的检测数据,分析了钢管成分与性能的关系。结果表明,无论采用传统Mn-Mo-Nb系管线钢,还是Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,钢管的性能均能满足GB/T 9711—2017及API SPEC 5L等相关技术规范的要求。传统Mn-Mo-Nb系管线钢在低Mo、Nb条件下即可获得高的韧性;Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,管体及焊缝的强度随w（Nb）增加而增加;然而,管体、热影响区及焊缝的韧性则随w（Nb）增加到0.050%~0.060%时获得较大的改善效果;Cr对韧性有一定改善作用,但作用不显著。