螺旋埋弧焊管的残余应力形成及控制措施

对目前螺旋埋弧焊管最常用的外控成型方式成型过程中的残余应力形成进行了分析,并提出了控制及调整措施。同时对弹复量测量采用切环试验取样、水压试验、冷扩径及预精焊等降低和控制残余应力的方法进行了详细分析。指出生产过程中需根据产品的钢级、规格及壁厚,采用合理的成型参数,只要生产中控制合理,可以使用螺旋埋弧方式生产出残余应力水平较低的高钢级厚壁厚的产品。     

透过弹复样看螺旋焊管成形质量

主要阐述了螺旋埋弧焊管生产过程中弹复样的不同变化以及与螺旋成形质量的对应关系.提出了根据弹复样的不同变化来调整成形参数、达到成形稳定、改善成形质量的相应思路,并从生产工艺的实际出发提出了预防弹复样异变、保证成形稳定和焊管正常生产的具体措施.     

螺旋缝埋弧焊管的水压和稳压试验及残余应力

对外径 660mm、壁厚 7 1mm国产内胀成形X60钢级螺旋缝埋弧焊管的未水压、水压后和稳压后 3种管段样品 ,用机械切割应力释放法进行了内外表面残余应力的测试。试验结果分析表明 ,油气输送管出厂前的水压试验以及油气管道施工完毕后的稳压试验均会使螺旋缝埋弧焊管内外表面总体残余应力分布趋于均匀 ,并且明显降低内表面残余应力 ,特别是对呈残余拉应力的焊缝区域作用更大。研究分析认为 ,把我国螺旋缝埋弧焊管水压试验压力从 0 9SMYS提高到1 0SMYS ,甚至接近焊管屈服强度 ,可消除或降低螺旋缝埋弧焊管有害的残余拉应力。     

焊管残余应力研究进展及展望

在焊管制造过程中需进行弯曲成型、焊接、水压、弯管、防腐等工艺过程,这些工艺过程造成的残余应力关系到焊管的服役寿命。介绍了焊管残余应力的研究方法、研究成果。指出,焊管的残余应力与其成型工艺关系重大,一般直缝焊管的残余应力水平低、分布均匀,螺旋焊管的残余应力水平高,且分布均匀性差。水压试验和扩径可以有效降低残余应力,但水压和扩径参数与残余应力的具体关系仍需要进行大量研究才能确定。最后指出,对切环法与磁测法的应用、螺旋焊管成型的精确模型、残余应力沿厚度方向的分布等问题仍需要进行深入研究。     

X80级JCOE直缝埋弧焊管残余应力估算与分析

残余应力大小是焊管质量的重要控制指标.分析了残余应力的产生原因,给出了以环劈法和切块法估算直缝埋弧焊管残余应力的公式,通过与实测数值的对比,证明导出公式可以正确反映管体内残余应力分布状态.结合生产工艺对φ1016 mm×18.4 mm、X80钢级直缝埋弧焊管残余应力成因及分布特征进行了分析.     

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。     

螺旋焊管精焊焊缝常见缺陷及预防措施

介绍了螺旋埋弧焊管预精焊生产工艺的发展概况,以及预精焊法生产螺旋埋弧焊管的工艺过程。预精焊生产工艺与传统的一步法相比具有明显的优势,生产效率更高,所生产的钢管外形尺寸更好、焊缝质量高、残余应力小。分析了螺旋埋弧焊管多丝埋弧精焊焊缝产生焊接裂纹、咬边、气孔和夹渣、未焊透等缺陷的原因,并根据生产实际提出了预防措施,为螺旋焊管预精焊技术的广泛应用积累了经验。     

螺旋埋弧焊管成型调整数学模型研究

针对目前螺旋埋弧焊管成型调整过程主要依赖操作人员实践经验完成的现状,通过对管线钢材料性能的研究分析,修订了弯曲回弹公式中关于材料屈服强度的取值要求。结合螺旋焊管生产实际,推导出螺旋焊管成型机上压辊压下量与钢带弯曲曲率半径之间的数学关系模型,以及上压辊压差调整的数学关系模型,并分析了数学模型在螺旋焊管荒管调整过程和弹复调整过程中的应用意义和可行性。结果表明,建立的数学模型可操作性强,可为螺旋焊管成型数控调整提供理论参考。     

三种残余应力测试方法在石油输送管中的应用

用Ｘ射线法，应力释放的切块法和钻孔法对高频直缝焊管，内、外控成型螺旋埋弧焊管进行了残余应力测定，通过分析和比较指出了它们的不同物理与技术涵义。     

专利技术

专利名称：螺旋缝埋弧焊管的残余应力计算方法; 专利名称：大厚壁管道窄间隙钨极惰性气体保护全位置自动焊接方法;专利名称：一种大型管件环缝焊变位机.     

三种高钢级大直径焊管残余应力分布规律研究

采用盲孔法较为系统地对UOE,JCOE和SAWH三种管型的高钢级大直径焊管的残余应力进行了测试,获得了三种管型焊管残余应力分布规律.UOE焊管的残余应力水平较低,分布较均匀,平均周向应力水平为28 MPa,峰值周向拉应力为104 MPa,在焊缝内壁出现;JCOE焊管的残余应力水平略高于UOE焊管,分布均匀性较UOE焊管...     

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。     

内衬双金属复合管紧密度测量及影响因素

介绍了双金属内衬复合管的成型工艺及主要成型方法,分析了双金属复合管在液压成型后,内、外层钢管的受力状态。根据变形协调条件,得出复合管内外层残余接触压力与残余接触应力的正相关关系式。依据滑动摩擦原理,提出了通过测量内外层间的推脱力,替代API SPEC5LD推荐的测量残余接触应力计算紧密度的方法。最后分析了紧密度的影响因素,即紧密度的大小受复合管成型液压压力、后续涂敷温度和现场试压压力的影响。     

螺旋埋弧焊管全管体扩径工艺与性能研究

随着管道建设对管材性能一致性要求的提高,以及全位置自动焊工艺对管材几何尺寸精度更高的要求,需要研究改进螺旋焊管制备工艺。开展了X80钢级Φ1 219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管全管体扩径工艺试验,对比分析了扩径前后管体的几何尺寸、残余应力及力学性能变化。结果显示,随着扩径量的增加,管体尺寸精度大幅提高,在扩径率为0.75%时,管体不圆度降低了20%,周长一致性提高了71%,噘嘴量减少35.4%,管体切断后对应的两个管端直径差值在1 mm之内;扩径可以进一步降低管材成型焊接形成的整体内应力以及表面应力,使得螺旋埋弧焊管残余应力一定程度减小;扩径后管材强度和屈强比略有上升,韧性略有下降,管材强度的一致性大幅提高,管材相关性能指标优于设计及施工标准要求。结果表明,X80钢级Φ1 219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管扩径工艺技术是可行的。     

X80螺旋埋弧焊管对接环焊接头失效裂纹分析

通过化学成分、微观组织、断口形貌分析等方法对某管线建设中X80螺旋埋弧焊管环焊接头裂纹产生的原因进行了研究。结果表明,裂纹出现于对接焊缝焊趾处,呈现沿晶+穿晶的开裂形貌,属于焊接冷裂纹。焊接接头气孔、夹渣和焊接死口处拘束应力过高是裂纹产生的主要原因,焊接工艺不当是裂纹产生的直接诱因,焊接前对管径周向全尺寸进行预热是防止该裂纹产生的主要途径。     

钢级管线钢焊管研制

介绍了X80及X100管线钢管的开发,重点针对国家高强度管道建设工程的需要,介绍了高强度大直径埋弧焊管机组以及为适应X80钢管生产进行的制管工艺技术方面的研究改进,包括开发出适应于高速焊接的高强度、高韧性焊接材料,使西气东输二线用1 219 mm×18.4 mm X80螺旋焊管焊速达到1.75 m/min;研究了X80管线钢经受焊接热循环后性能变化规律及组织特征,提出合理的焊接线能量参数。介绍了1 219 mm×18.4 mm X80螺旋埋弧焊管、1 219 mm×15.3 mm X100螺旋埋弧焊管实物产品性能。采用国产X80管线钢以及自主研究开发的埋弧焊接材料,成功开发出了X80钢级1 219 mm×18.4 mm螺旋埋弧焊管和1 219 mm×22 mm直缝埋弧焊管产品,目前已为西气东输二线工程生产X80螺旋埋弧焊管和直缝埋弧焊管超过100万t,并在螺旋焊管机组上进行了1 219 mm×15.3 mm X100螺旋埋弧焊管试制。     

螺旋埋弧焊管焊接系统弧压波动故障分析

介绍了螺旋埋弧焊管焊接系统的组成及其控制原理,着重介绍了螺旋埋弧焊接系统弧压的控制原理和不同的控制方式,并结合现场实际维护经验,指出了影响焊接系统弧压波动的三大主要因素:机械传动因素、电气控制因素和电磁干扰因素。同时,针对影响螺旋埋弧焊接系统弧压波动的三大主要因素进行了分析,并提出了故障的处理方法。     

海底尾水排放用X65MO超厚壁螺旋埋弧焊管的开发

为开发适用于尾水排放并满足海底运行条件的螺旋埋弧焊管,通过化学分析、显微组织分析和力学性能试验等方法,开发出一种低C及Mn-Cr-Mo-Nb系合金体系、多边形铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体组织特征的X65MO材质、25.4 mm超厚壁热轧卷板。同时,通过径厚比、板宽、成型角对成型质量的影响规律和焊接线能量对焊缝质量的影响规律进行分析研究,确定出小径厚比、超厚壁Φ1 219 mm×25.4 mm钢管的成型参数和焊接参数,获得了低残余应力和高焊接质量的钢管,并且对试制的螺旋埋弧焊管的理化性能进行了检测。结果显示,钢管母材屈服强度为475～560 MPa,抗拉强度为570～635 MPa,焊缝抗拉强度为590～690 MPa;-10 ℃下的母材、焊缝和热影响区夏比冲击功平均值分别达到427 J、207 J和215 J,0 ℃下DWTT剪切面积平均值为98%;母材、焊缝和热影响区硬度最大值为241HV10。研究表明,试制的海底尾水排放用X65MO钢级Φ1 219 mm×25.4 mm超厚壁螺旋埋弧焊管具有良好的力学性能,可满足API SPEC 5L（46版）标准和工程技术条件要求。     

X90螺旋埋弧焊管焊缝横向裂纹分析

为了提高X90螺旋埋弧焊管的焊缝质量,推动其工程服役的快速发展,对X90螺旋埋弧焊管的焊接接头以及焊缝横向裂纹进行了金相分析,并对横向裂纹的产生原因进行了分析与讨论。焊缝横向裂纹显微形貌和能谱检验结果表明,在焊接工艺不稳定情况下,制管工序中焊缝承受的多种拉应力叠加后作用于焊缝内残留焊剂部位,导致该部位的拉应力超越材料强度极限引发裂纹萌生和扩展;横向裂纹在纵向截面上起源于焊缝中的残留焊剂,由内焊缝向外焊缝扩展,而其在水平截面上由焊缝向母材扩展;随着远离起裂源点,裂纹断口形貌呈现由准解离断裂向解离断口渐变,整体表现出脆性断裂特征。