海底管道设计壁厚和计算壁厚的选取

根据最新DNV2000海底管道设计规范和有关文献．对在海底油气管道的设计中关于设计壁厚以及计算壁厚的选取问题做了探讨和研究．并提出了一些建议。     

大高差段管道壁厚裕量计算和选取探讨

输油管道选取壁厚时存在三个问题：若选规格壁厚,存在壁厚裕量大的问题,造成钢材的浪费;若选计算壁厚,水压试验时在大高差段管道存在低点不能满足规范要求的问题;若在计算壁厚上加一定的裕量,又存在裕量如何选取的问题。针对这些问题,文章结合水压试验分段提出了解决办法,即根据试验压力、地形高差和分段长度,预先设定合理的分段高差,根据分段高差计算管道壁厚。这样选取的壁厚,既满足了规范要求,又节省钢材,且方便试压分段。     

海底管线用大壁厚钢管水压爆破断口分离现象分析

对某海底管线用X70级φ765.2 mm×31.8 mm直缝埋弧焊管进行水压爆破试验时,钢管爆破失效后出现了较严重的断口分离现象.爆管断口试样宏观形貌显示,断口上有3种形貌特征:即壁厚中心分离较深、两侧分离较浅和韧性剪切面.通过金相分析、能谱分析、扫描电镜等方法,对断口分离现象进行了分析研究.研究结果表明:MA带状偏析...     

国产ERW钢管在海底管道的应用

海洋石油工程开发海底管道的ERW钢管,通常从国外进口,进口ERW海管材料价格昂贵,交货期很长,手续繁琐。提升国产化ERW钢管制作工艺,解决高频焊缝的熔融技术,使其达到海管技术要求,满足海管的标准是关键环节。通过对钢板卷生产和ERW钢管生产厂家的生产能力和技术水平进行调研和评估,通过试制和小批量试生产,优化ERW钢管制造工艺和技术,使得ERW钢管技术指标符合海管要求,并首次应用国产ERw钢管作为海管。经过实际生产运转检验证明,国内ERW钢管可以应用于海底管道。     

试样形式对X65/X70大壁厚海底用直缝埋弧焊管拉伸试验结果的影响

以JCOE成型的X65级φ 762 mm×30.2 mm和X70级φ 765.2 mm×31.8 mm钢管为例,对X65/X70大壁厚海底用直缝埋弧焊钢管管体横向和纵向拉伸试验进行了对比,分析了板状试样和圆棒试样对管体拉伸试验结果的影响.结果表明:试样形式对抗拉强度的影响较小;横向圆棒试样的屈服强度、屈强比均明显高于横...     

基于有限元方法进行超高压海底管道弯矩研究

本研究针对某气田拟新建的超高压大壁厚海底管道,采用三维有限元方法,进行内压及组合载荷下的弯矩校核计算。结果显示,有限元模拟得出海管的抵抗弯矩能力大于 DNVGL-ST-F1012017版规范理论公式计算得出的结果。DNVGL规范对组合载荷下的弯矩校核计算公式限定了15≤D/t≤45的适用范围,通过有限元进行敏感性分析,DNVGL公式计算所得抵抗弯矩较为保守,海底管道径厚比D/t<15的情况可以采用该规范公式进行计算,并采用有限元方法进行校核。建议DNVGL规范通过进一步研究,对组合载荷下的弯矩校核计算去掉径厚比D/t≥15的限制。     

国内外管道设计标准中管道壁厚计算方法差异

中国在中亚地区建设运营多条长输油气管道。管道设计执行标准存在的分歧,各国标准技术水平的差异,可能造成管道投资增加。研究分析了中国、俄罗斯、美国和加拿大管道设计标准中管道壁厚计算方法的差异,阐述了管道壁厚计算方法中设计系数、屈服强度、设计壁厚、公称壁厚和安全裕量等关键参数的含义和取值依据。结合典型管道设计示例,按照各国管道设计标准给出了壁厚计算值。研究表明,俄罗斯管道设计标准中考虑因素最全面,壁厚计算基于管材抗拉强度,计算值偏于保守;加拿大管道设计标准中管道强度设计系数略高于中国标准和美国标准,按照加拿大管道设计标准设计的壁厚值最小。研究分析成果可为国内外新建管道工程设计提供参考。     

壁厚不均匀弯管应力分析建模新方法

基于长输管道中弯管壁厚在经向与周向存在不均匀性,提出了一种新的弯管模型。通过对比内压作用下均匀壁厚弯管平均应力的有限元模拟值与理论值,验证了弯管建模方法的可靠性。运用新的弯管建模方法,得到了不均匀壁厚弯管在内压与面内弯矩联合作用下的应力分布规律。运用应力分离技术分析了不均匀壁厚弯管薄膜应力与弯曲应力的分布特征。研究结果表明,不均匀壁厚对弯管薄膜应力的分布有较大影响;适当的壁厚不均匀有利于增强弯管承受内压的能力;不均匀性壁厚弯管进行强度校核时,应适当增大经向和周向的弯曲应力增强系数。研究结果可为实际弯管的设计制造和安全评价提供依据。     

大壁厚螺旋埋弧焊管补焊工艺研究

为了研究大壁厚螺旋埋弧焊管多次补焊后焊缝性能的变化情况,利用夏比冲击试验、拉伸试验、弯曲试验、硬度检测和金相检验等方法对壁厚为21.4 mm的螺旋埋弧焊管不同补焊工艺完成的焊接接头进行了检验。结果发现,5种不同补焊工艺下焊接接头的拉伸性能、冲击韧性、弯曲性能及硬度值均满足标准要求,与原始焊接接头相比,补焊后的试样焊接接头微观组织未发现严重的晶粒长大现象,且未出现其他脆性组织,经理化检验和无损检测,3次至5次补焊性能也均能满足西气东输管线标准要求,为多道次的补焊工艺推广打下坚实的理论基础。     

X70厚壁海底管线钢管研制

根据我国南海深海管线用钢管的技术要求,开发出了厚壁X70钢级φ765.2 mm×31.8 mm海底管线钢管。通过对钢管进行检测:钢管管体纵向和横向屈服强度≥550 MPa,抗拉强度≥660 MPa,屈强比最低达到0.81,焊缝抗拉强度达695 MPa,均匀延伸率达到了7.6%,断后伸长率达到54%;在-20 ℃下管体冲击功平均值为340 J,焊接接头冲击功平均值最低为168 J;在0 ℃下管体CTOD特征值δm最高达到0.688 mm,焊接接头最小为0.222 mm,热影响区最小为0.280 mm。钢管管体母材、热影响区、焊缝部位的抗氢致开裂、硫化物应力腐蚀及盐雾腐蚀性能良好。试验结果表明研制的X70钢管具有优良的强塑性、低温韧性、断裂韧性及耐腐蚀性能,适用于海洋服役环境的油气输送。     

深海管线用X70厚壁管线钢的组织及性能分析

通过对深海管线服役工况的分析,总结了深海用管线钢的技术特点,表明高强度、大壁厚、小径厚比管线钢管是深海用管线钢管的发展趋向。通过采用低C高Mn,Nb和Ti微合金化的成分设计和TMCP工艺控制,开发出了深水用X70钢级、厚壁36.5 mm管线钢,其全壁厚组织以均匀细小的针状铁素体+少量M/A岛为主。对钢板进行了实物力学性能测试,测试结果显示:屈服强度480~550 MPa,屈强比≤0.82,-20℃下冲击功410 J以上,横向和纵向DWTT断口纤维率为100%,该深海管线用X70厚壁管线钢达到高强度、低屈强比、高韧性和优良低温抗动态撕裂能力的良好匹配。     

X65MO海底管线钢焊接适应性研究

采用多丝埋弧焊设备对首钢公司生产的15.9 mm厚X65MO海底管线钢进行了焊接工艺试验研究。通过金相试验分析了焊接接头的显微组织;通过拉伸、冲击、弯曲、硬度、CTOD试验评价了焊接接头的力学性能;通过HIC试验评价了接头的抗HIC腐蚀性能。试验结果表明,X65MO海底管线钢焊接接头的力学性能和抗HIC腐蚀性能均达到相应技术标准的要求,能够满足用户的使用要求。     

X65钢级海洋管道全尺寸疲劳性能试验研究

文章针对X65钢级海洋管道,综合考虑焊接残余应力、应力集中、焊接初始缺陷、管道停输及内部介质压力波动等多因素影响,在国内首次开展了管道四点弯曲+内压联合的全尺寸疲劳试验研究。通过管道全尺寸疲劳性能试验,得到不同规格管道在不同应力幅下的疲劳循环次数,而后依据国际通用的标准规范BS 7608与DNV C203对全尺寸疲劳试验结果进行了量化的评定分析。该研究不仅有利于积累海洋管道全尺寸疲劳性能试验数据,且可为评价海洋管道后续的全尺寸疲劳试验寿命及服役期间的安全运行周期提供定量依据。     

邯钢厚规格X80管线钢的研发与应用

邯钢采用低C、高Mn、Nb+Ti微合金化以及控制组织的Mo合金化的成分设计;低P、低S、控制夹杂物形态的纯净钢冶炼技术和控轧控冷的热机械处理技术,研制开发了规格为1 550 mm×18.4 mm的X80管线钢.该管线钢强度适中、低温韧性好、焊接性能和抗动态撕裂能力良好,且整卷性能稳定.用该管线钢制成的φ1 219 mm...     

低碳贝氏体型厚壁X70管线钢低温韧性研究

以洁净钢冶炼控制技术、特厚板坯及优化的TMCP工艺为基础,通过对3种不同的成分体系进行对比,研究了不同成分体系对25 mm 厚X70管线钢低温韧性的影响,确定了以低C-Mo-Ni复合成分生产贝氏体型厚壁管线钢的思路。以此为指导,进行了准1219 mm ×30.2 mm规格 X70管线钢管工业化生产,制管后强韧性能较钢板小幅上升,焊缝及热影响区组织接近母材,具有良好的焊接性能。     

管道钢管壁厚超声波检测技术

针对油气输送管道长时间生产运行中的腐蚀造成的管道钢管壁厚逐渐减薄甚至穿孔现象,采用超声测厚技术在不损坏管道的情况下,可实现准确测量管道壁厚,并发现管道内部缺陷。介绍了钢管超声测厚技术的原理、超声测厚装置的选择、超声测厚方法及其操作步骤,分析了钢管超声测厚的影响因素,并对钢管测厚过程中出现的问题给出了处理办法。钢管超声测厚技术具有无损管道且测量精度高的特点,还可用于油井管壁厚的检测。     

X65MS酸性服役管线钢焊接性研究

利用Gleeble 3500热模拟试验机,根据测得不同冷却速度下材料的相变温度,建立了X65MS耐酸管的SH-CCT曲线。结合微观组织和显微硬度测试,分析了X65MS管线钢焊接性。试验结果表明:X65MS酸性服役管线钢制管埋弧焊时存在热影响区软化现象,将焊后冷却速度提高至20 ℃/s可以改善热影响区软化,此时焊接热影响区组织为粒状贝氏体。