西气东输二线X80钢管焊缝疲劳寿命分析

输气管道运行过程中,输气量的变化会导致管道承受一定的波动压力,造成管道发生疲劳损伤,从而威胁管道的安全。通常在管材疲劳寿命测试和分析中尚未考虑置信度和安全概率的要求,不能完全满足管道可靠性评估的需要。为此,通过对管道焊缝材料进行疲劳实验,采用单边容限分析方法,同时考虑安全概率和置信度要求,建立了不同安全概率下西气东输二线X80钢管焊缝的疲劳寿命曲线;根据管道输气量不均匀系数,建立了管道的应力谱;在此基础上利用损伤累计原理评估了西气东输二线管道焊缝疲劳可靠性寿命。计算结果表明,在设计寿命周期内,西气东输二线管道不会发生疲劳破坏。该方法可以为管道疲劳寿命分析和可靠性评估提供依据,具有一定的工程应用价值。     

西气东输管道可靠度预评估

由于钢管质量、材料性能、内压、意外载荷等因素的不确定性，实际管道总存在一定的失效概率和可靠度。介绍了利用失效评估图和蒙特-卡罗法计算管道可靠度的一种方法，并采用国外目标可靠度指标对西气东输管道的可靠度进行了预评估，结果表明：无论是否存在一定概率的漏检缺陷，西气东输管道的可靠度完全可以满足标准要求；为了提高钢管的可靠度，应在钢管制造及焊接施工过程中严格把关，以避免因人为因素造成缺陷漏检。     

基于断裂力学的海洋管道焊接接头疲劳寿命计算

在复杂的海洋环境中,海洋管道焊接接头是管道结构中容易发生疲劳失效的薄弱环节,对焊接接头的疲劳寿命进行预先计算和评估关乎整个管道系统的安全性和经济性。应用断裂力学方法分析了海洋管道焊接接头疲劳失效的规律,根据疲劳裂纹形成机理,推导出了疲劳裂纹扩展的萌生阶段、稳定扩展阶段的疲劳寿命数学计算表达式,进而计算出焊接接头的疲劳寿命。以X65海洋管道为例,对其进行了全尺寸疲劳寿命试验,并通过理论公式和试验结果相结合,得到了不同应力水平下海洋管道焊接接头疲劳寿命计算式。通过验证得出公式能够较准确得出疲劳寿命值,且能很好地预测X65海洋管道焊接接头疲劳寿命。为海洋管道焊接接头疲劳寿命判断提供了理论基础,同时为海洋管道焊接接头的检修工程安排提供了时间参考。     

X70钢级φ1016mm×17.5mm螺旋缝埋弧焊钢管

为满足西气东输管道工程等天然气长输管线对于大口径、大壁厚X70螺旋埋弧焊管的需求,华油钢管有限公司开发出了X70钢级ф1016mm×17.5mm螺旋埋弧焊管新产品,实现了国产化。产品各项技术指标均满足西气东输工程相关技术标准的要求,其中,钢管管体横向的屈服强度平均为529MPa,抗拉强度平均为645MPa,管体横向的夏比冲击功平均值大于300J(-10℃),焊缝夏比冲击功平均值163J(-10℃),热影响区夏比冲击功平均值204J(-10℃),DWTT剪切面积平均为100%(0℃)。研发出高钢级、大口径、大壁厚螺旋钢管低应力成型技术、焊接技术、专用焊材开发等一系列创新技术,并形成了规模化生产能力。该产品已经成功应用于西气东输管道工程、陕京二线、西气东输二线管道工程等天然气长输管道,钢管的各项技术指标满足了管道要求。     

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。     

我国抗大变形管线管的研制进展

介绍了基于应变设计抗大变形管道的要求、材料设计原理以及我国抗大变形焊管研制的进展情况.采用铁素体+贝氏体双相组织思路研制开发并批量生产了中缅管线X70抗大变形焊管,对板材的组织性能要求及制管前后、时效前后的板-管主要性能变化规律进行了研究,研制的焊管具有优良的性能.在此基础上针对西气东输三线管道进行了X80抗大变形焊管的开发,分析了X80抗大变形材料研制中存在的问题及主要难点,即强度升高对双相组织中硬相比例增加的要求与硬相增加对均匀延伸率不利影响的矛盾,工艺窗口更窄.通过试验确定了双相组织比例要求,并采取了有效措施研制出了性能优良的材料,千吨级试制钢管各项性能指标均达到了西气东输三线X80抗大变形焊管的要求,实现了我国X80厚壁大变形焊管研制的突破.     

西气东输一、二线管道工程的几项重大技术进步

提高管线钢强度级别和管道输送压力是天然气输送管道的发展趋势,是输气管道技术进步的重要标志。近年来,我国管道企业和相关科研院所联合攻关,取得了一批关键技术成果,使西气东输(为便于区别,以下称为西气东输一线)和西气东输二线等国家重点管道工程的设计压力和钢管强度级别达到或领先于同时期的国际水平。这些成果包括:①研制了X70、X80钢级高性能管线钢及焊管、管件;②突破国际上螺旋缝埋弧焊管的使用禁区,确立了具有中国特色的"大口径高压输送主干线螺旋缝埋弧焊管与直缝埋弧焊管联合使用"的技术路线;③在国内首次研究了高压输气管道动态断裂与止裂问题,分别采用Battelle简化公式和Battelle双曲线法预测了西气东输一线和西气东输二线等管道延性断裂的止裂韧性;④在国内首次研究了油气管道基于应变的设计方法,解决了该设计方法及抗大变形管线钢管在强震区和活动断层管段应用的技术难题;⑤研究解决了高强度焊管的腐蚀控制和应变时效控制技术等。上述成果对降低输气管道建设成本、保障管道运行安全具有重要意义。     

N08825镍铁基合金焊接接头服役寿命影响因素

某高温、高压、高含硫酸性油气田的采输管道拟应用L360QS+N08825复合管道,按照ASTM G48和ASTM G28标准的方法对复合管道内覆层焊接接头进行点腐蚀和晶间腐蚀敏感性测试,采用SEM、EDS、SKPFM和金相分析等手段,研究内覆层焊接接头点蚀和晶间腐蚀的形成机理及预防措施。并结合镍铁基合金材料焊接接头易氧化的操作问题和材料局部腐蚀的环境因素,探讨镍铁基合金焊接接头服役寿命的影响因素,对镍铁耐蚀合金管焊接工艺的改进和焊接接头服役寿命提高具有积极意义。。     

X80钢级φ1219×18.4mm螺旋焊管的研制与应用

X80钢级φ1219mm×18.4mm螺旋埋弧焊管、X80管线钢焊接材料(焊丝、焊剂)等新产品,是为满足西气东输二线工程的急需而开发的。该产品应用了低碳、高铌钢的合金体系,实现了18.4mm热轧卷板的大批量工业化生产。研制成功的X80钢级φ1219mm×18.4mm螺旋埋弧焊管,各项技术指标均满足Q/SYGJX0102-2007《西气东输二线工程用螺旋埋弧焊管技术条件》要求。目前,该产品已应用于西气东输二线管道工程。     

X70钢级机Ф16mm×17·5mm螺旋缝埋弧焊钢管

为满足西气东输管道工程等天然气长输管线对于大口径、大壁厚X70螺旋埋弧焊管的需求,华油钢管有限公司开发出了X70钢级Ф1016nml×17．5mm螺旋埋弧焊管新产品,实现了国产化。产品各项技术指标均满足西气东输工程相关技术标准的要求,其中,钢管管体横向的屈服强度平均为529MPa,抗拉强度平均为645MPa,管体横向的夏比冲击功平均值大于3003（一10℃）,焊缝夏比冲击功平均值1633（一10℃）,热影响区夏比冲击功平均值204l（一10℃）,DWTT剪切面积平均为100％（O℃）。研发出高钢级、大口径、大壁厚螺旋钢管低应力成型技术、焊接技术、专用焊材开发等一系列创新技术,并形成了规模化生产能力。该产品已经成功应用于西气东输管道工程、陕京二线、西气东输二线管道工程等天然气长输管道,钢管的各项技术指标满足了管道要求。     

X70管线钢管环焊接头氢脆敏感性研究

针对X70管线钢管环焊接头进行12 MPa总压、0.36 MPa氢分压下的缺口拉伸试验,研究焊接接头的氢脆敏感性变化,并结合断裂韧性试验和疲劳裂纹扩展速率试验对其的断裂韧性和裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,热影响区位置的断面收缩率下降较明显,表现出较高的氢脆敏感性;与常温常压空气中的原始数据相比,X70钢热影响区在0.36 MPa氢分压环境下的裂纹尖端张开位移（CTOD）值下降了9.6%,断裂表面未出现二次裂纹;X70钢热影响区的疲劳裂纹扩展速率与空气环境相比增加了一个数量级,说明氢气能够增大材料的疲劳裂纹扩展速率,但根据实际管道压力波动情况,在0.36 MPa氢分压条件下X70钢管的氢脆敏感性较小。     

2016—2017年以来我国焊管产业的运行情况及技术进步

回顾了2016—2017年我国焊管行业的产业形势,主要表现为:焊管产量停滞不前、产能过剩与市场需求的矛盾更加突出、焊管出口呈现低位持平和下降趋势。重点介绍了2016年以来我国管道行业的重大技术进步,包括焊管信息化和自动化的进展,管线钢DWTT剪切面积和屈强比控制技术的进展,以及输气管道断裂控制、输气管道设计系数提高、X80钢级Ф1 422 mm管道应用、X90超高强度管线钢管开发等第三代大输量天然气管道关键技术研究取得的进步。最后指出,我国焊管发展经过多年高速增长后已进入平台期,但油气输送管道仍有较大发展空间,随着中俄原油管线、陕京天然气四线、中俄天然气管道东线等长输管线建设逐步恢复,焊管市场形势将会逐步好转。     

HFW钢管焊缝疲劳特性与疲劳寿命预测方法研究

受停输启用和供需变动的影响,油气管道的输送压力会发生周期性的变化,疲劳失效问题异常突出.特别是对于含有裂纹缺陷的管道,在疲劳载荷的作用下,若管道的应力强度因子幅超过疲劳裂纹扩展门槛值,裂纹就会发生疲劳扩展.当裂纹扩展到一定程度,超过管道运行压力下所能承受的临界缺陷极限尺寸,管道就会发生疲劳失效,从而影响到管道的使用寿命...     

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。     

加快技术进步 转变增长方式 促进我国焊管业又好又快发展

随着我国钢铁工业的飞速发展,以钢带产品为原料的焊管工业也迅速发展。我国焊管产量的大幅增长建立在焊管机组数量急剧增加的基础之上,进入21世纪以来,这种单纯依靠数量增长的模式受到了市场的严重制约,转变这种增长方式势在必行。我们应该加快技术进步,从节能降耗、开发高附加值ERW焊管产品、加强螺旋埋弧焊管生产线技术改造、适度增加高水平直缝埋弧焊管生产能力几方面着手来转变这种增长方式。随着我国西气东输二线等管线建设高潮的来临,应该抓住机遇,提高焊管技术装备水平,促进我国焊管业又好又快的发展。     

大应变管线钢和钢管的关键技术进展及展望

油气管道工程在途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊地质环境时，使用的大应变管线钢和钢管的研制及应用配套技术是国际上研究的热点之一，也是我国重要油气管道工程必须破解的重大难题。为此，围绕大应变管线钢和钢管研发应用中的一系列关键技术难题，通过十余年的联合攻关，取得了多项理论技术创新。主要成果包括：①提出了应用多个不同的应力比、屈强比、均匀延伸率等参数联合表征和评价钢管变形行为的方法，建立了X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管新产品技术指标体系和标准；②研发形成了X70HD/X80HD钢板制造成套技术，获得了兼备低屈强比、高均匀伸长率、高应力比、高强韧性的大应变钢板；③研发形成了X70HD/X80HD JCOE和UOE大应变直缝埋弧焊管制造技术，解决了钢管母材和焊缝性能合理匹配及成型、焊接、扩径、热涂覆过程性能劣化难题；④自主研制了钢管内压+弯曲大变形实物试验装置，研发形成了钢管实物模拟变形试验技术。X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管在西气东输、中缅管道等重大输气管道工程中实现了规模化应用，取得了良好的应用实效。根据复杂地质条件管道建设与长期安全运行的新要求，提出了进一步发展基于应变的管道设计新方法，研发或完善与环焊缝强匹配要求相适应的焊接方法、焊接材料、焊接工艺、环焊缝性能质量及缺陷控制要求等配套技术的建议。     

表面纳米化处理对X80管线钢焊接接头的影响

采用表面机械研磨处理(SMAT)技术对X80管线钢焊接接头进行了表面自身纳米化处理。分析了SMAT前后X80管线钢焊接接头的疲劳及电化学腐蚀特性。结果表明,对X80管线钢焊接接头进行90min的SMAT后,可以在X80管线钢焊接接头表层一定深度范围以内获得纳米晶组织,纳米晶尺寸分布为5～15nm;在近似服役条件下的全应力范围内,SMAT可以显著延长X80管线钢焊接接头的疲劳寿命,其疲劳极限可提高13%;SMAT可提高X80管线钢焊接接头的电化学腐蚀性能,使其电化学腐蚀倾向和自腐蚀电流密度均有所降低。     

焊缝余高及去应力退火对X80钢管焊接接头疲劳性能的影响

采用MTS Landmark 370型疲劳试验机研究了焊缝余高和去应力退火对X80大变形管线钢管焊接接头的拉-拉疲劳寿命的影响;采用显微硬度计和扫描电镜分析了焊接接头的硬度及疲劳断口形貌。结果表明:去除焊缝余高和去应力退火处理能够延长X80大变形管线钢管焊接接头的疲劳裂纹萌生寿命,提高其疲劳寿命;疲劳裂纹在内焊缝的焊趾处或者紧邻熔合线的热影响区萌生;焊缝余高引起的应力集中和热影响区软化是影响疲劳裂纹萌生的关键因素。     

伏尔加钢管厂天然气管道用φ1420mm焊管生产概况

俄罗斯伏尔加钢管厂利用优质低硫、低磷钢,开发出了新的φ1 420mm、工作压力为9.8 MPa和11.8 MPa、强度分别为K60(X70)和K65(X80)的螺旋缝焊管和直缝焊管.对钢管力学性能的研究结果表明,该厂生产的φ1 420 mm焊管完全适用于俄罗斯天然气工业股份公司的大型天然气管道项目.并介绍了近年来伏尔加...