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...     

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。     

包申格效应对X 65、 X70、 X80钢级螺旋埋弧焊管强度的影响

为了探寻螺旋埋弧焊管生产过程中产生的包申格效应对焊管强度的影响规律,分析了包申格效应产生的原因,并以X65、X70和X80钢卷板及其钢管为研究对象,分别在卷板和钢管上取样进行拉伸试验。试验和分析结果表明:钢管成型和试样加工过程中,钢板外层和内层的金属会向相反的方向发生两次塑性变形,这是螺旋焊管产生包申格效应的主要原因;不同取样形式与加工方法,包申格效应的表现也略有不同;受包申格效应影响,X65和X70钢管的屈强比较卷板有所下降,但X80钢管部分壁厚中反而有升高的趋势。包申格效应对不同材质、不同径厚比螺旋埋弧焊管拉伸性能的影响不同,制管厂在制定卷板技术条件时应充分考虑包申格效应的影响。     

X80螺旋埋弧焊接钢管静水压爆破试验研究

静水压爆破试验是对螺旋埋弧焊接钢管承载能力的验证。介绍了静水压爆破试验的原理,分析了钢管承压应力和起爆位置裂口方向、试验装置等。以1 219mm×22mm X80螺旋埋弧焊接钢管为例,进行静水压及爆破试验。结果表明:钢管内压19.5MPa、保压600s,未发现焊缝和管体泄漏;测试最高压力28.12 MPa大于理论计算值22.56 MPa,钢管静水压稳压测试和最高压力满足Q/SY GJX 130—2014《OD1 219mm×22mm X80螺旋缝埋弧焊管技术条件》水压试验要求。爆破口位于管体母材,爆破口为韧性断裂,爆破开口方向与理论分析一致。     

X90螺旋埋弧焊管制管过程中拉伸性能的变化规律

针对X90钢准1 219 mm×16.3 mm螺旋埋弧焊钢管第二轮单炉试制过程,分析了X90板卷在制管过程中拉伸性能的变化规律。结果表明,X90螺旋埋弧焊管制管过程中,成型后屈服强度和屈强比明显下降,静水压试验后钢管屈服强度和屈强比明显升高,抗拉强度变化不大。同时在此基础上,提出了X90板卷订货技术条件制定的原则。     

大直径超厚Φ1 422 mm×25.4 mm螺旋埋弧焊管开发

通过低碳高Nb＋Mo/Ni合金设计理念,采用粗轧低温快轧技术,成功开发出典型的针状铁素体型X80级Φ1 422 mm×25.4 mm大直径超厚螺旋缝埋弧焊管用热轧卷板。在制管过程中采用低残余应力成型技术,结合适度增加水压压力,管体内表面和外表面环向应力都低于80 MPa,并通过试验确定了厚壁管材焊接过程中的最佳热输入线能量。对试制后的X80级Φ1 422 mm×25.4 mm螺旋埋弧焊管进行理化性能检测,结果显示,管体屈服强度为556～615 MPa,抗拉强度为648～655 MPa,焊接接头拉伸强度≥669 MPa,0 ℃下,母材、HAZ和焊缝夏比冲击性能都在150 J以上,母材DWTT剪切面积94%,且管体和焊接接头硬度最大值仅255HV10。检测结果表明,试制的X80级Φ1 422 mm×25.4 mm管材具有良好的力学性能,且理化性能全部符合API SPEC 5L标准要求。     

X80级准ф1219mm×22.0mm螺旋埋弧焊管的研制

采用低C高Mn及Nb-Mo复合添加、微合金化设计和洁净化冶炼、控轧控冷工艺制造的X80级大壁厚热轧卷板,通过钢管低应力成型、焊接速度优选以及双探架超声波检测等技术,成功开发出X80级准ф1 219 mm×22.0 mm螺旋埋弧焊管。按标准要求对该产品进行了组批力学性能试验,试验结果显示:钢管管体横向屈服强度为580~670 MPa,抗拉强度为665~770 MPa,焊缝抗拉强度为695~760 MPa;焊接接头最大硬度小于268 HV10;-10℃管体横向平均冲击功大于319 J,热影响区平均冲击功大于183 J,焊缝平均冲击功大于137 J;0℃管体横向DWTT剪切面积均为100%。试验结果表明,钢管整体具有良好的力学性能和可焊性。     

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。     

螺旋埋弧焊管管体横向纵向拉伸试验结果分析

对X60钢φ508mm×11.1mm螺旋埋弧焊管管体横向和纵向拉伸试验结果进行了对比,并结合焊管横向及纵向拉伸试样在卷板和焊管的位置,经过分析发现,螺旋埋弧焊管管体纵向屈服强度明显要高于横向,而抗拉强度则相差不大。     

X80螺旋埋弧焊管管体强度影响因素分析

针对西气东输二线X80螺旋埋弧焊管管体强度较卷板普遍升高的问题,进行了对比试验和数据统计,分析证实了成型过程中的形变量、冷扩径工序、取样方法及圆棒试样的车削方式对管体屈服强度和屈强比的测定有着显著影响。     

X70M高频焊管胀环试验性能研究

为了准确测量钢管的屈服强度,以Φ323.9 mm×6.4 mm、材质为X70M的高频焊管为例,对钢管防腐前后的板状试样和环形试样分别进行了拉伸试验和胀环试验,并分析对比了试验结果。结果表明,板状试样相对于环形试样的屈服强度出现了较大的波动,其原因是板状拉伸试验在试样展平过程中发生了包申格效应和加工硬化。防腐后钢管的胀环试验结果明显高于防腐前,其原因是防腐涂敷过程中钢管经受时效热处理产生了时效强化作用。另外因焊缝与管体的组织不同,造成胀环试验后两者的变形量明显不同,因此使用胀环试验测量管体的屈服强度不够合理。     

螺旋埋弧焊管制管前后拉伸性能变化的统计分析

研究了API B～X80钢级、管径355.6～1219mm及壁厚6.3～18.4mm螺旋埋弧焊管制管前后拉伸性能变化的一般规律,结合螺旋埋弧焊管制造过程分析了试样展平过程产生的包申格效应对钢管拉伸性能的影响。结果表明:对于X65以下钢级钢管包申格效应明显,即制管后屈服强度下降明显,并且差异值随着强度水平的提高而提高,而对于X70以上钢级钢管,包申格效应不明显,制管后屈服强度下降不大;对于抗拉强度,所试验钢级钢管制管前后基本一致。材料的组织是影响屈服强度变化或包申格效应大小的主要因素。     

HTP X70级热轧卷板的研究开发与应用

介绍了化学成分、轧制工艺对HTP X70级热轧卷板的性能影响,以及HTP X70级钢的应用情况。研究表明:低C－Mn－高Nb的HTP钢,随着Nb含量的增加,屈服强度、抗拉强度增加;在低C－Mn－高Nb的HTP钢成分的基础上,加入Mo或以Cr代Mo、以Cr部分替代Mo均可以提高钢的强度,但韧性下降;单独添加Mo,钢的韧性下降最少,其次为以Cr部分代替Mo的钢。随着终轧温度的降低,HTP X70级钢的强度、断裂韧性升高,与低Nb X70级钢相比,HTP X70级钢具有更高的冲击功。随着卷取温度的升高,强度升高,在600 ℃达到最高值;但是随着卷取温度的升高,断裂韧性下降。武钢已批量生产189 832 t HTP X70级钢,批量生产稳定。HTP X70级钢包辛格效应、冷变形导致管体屈服强度下降35 MPa,屈强比下降0.033,韧性下降近18 J,塑性下降3.5%;HTP X70级钢管管体性能、焊缝、热影响区的低温韧性优良。     

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。     

X80钢级热轧板卷及螺旋焊管拉伸性能统计分析

对不同规格、不同厂家生产的X80钢级热轧板卷及制成的螺旋焊管拉伸性能进行了统计分析。结果表明,制管后屈服强度和抗拉强度均呈升高趋势,且屈服强度增加量大于抗拉强度,屈强比呈升高趋势,伸长率呈降低趋势;成型和静水压试验过程中的形变强化是影响性能变化的主要因素。静水压试验压力和试样尺寸影响形变强化效果,静水压试验压力越高,试样尺寸越接近钢管原始壁厚,则形变强化效果越明显,强度增加量越大。     

X65MS耐酸性埋弧焊管的研制

采用低C、低Mn、微合金化设计和洁净化冶炼、控轧控冷工艺制造的X65MS耐酸性热轧卷板．通过优化焊接工艺参数、采用耐酸性焊接材料、控制焊接热输入、控制钢管成型残余应力等,开发出了X65MS耐酸性埋弧焊管,并对焊管管体和焊缝组织性能进行了研究。研究结果表明,焊管管体的屈服强度为460～465MPa,抗拉强度为555～565MPa,焊缝抗拉强度为605-610MPa,管体和焊缝的硬度均小于250HV10,0℃下母材冲击功大于230J,焊缝冲击功大于130J;按照NACE-0284标准进行HIC测试,母材、焊缝和热影响区裂纹敏感率（CSR）、裂纹长度率（CLR）和裂纹厚度率（CTR）均为零;按照NACE-0177标准进行SSCC测试,采用A溶液,在72％,80％和90％三种载荷下．均未出现断裂,管材表现出良好的力学性能和耐酸性。     

X70MS螺旋埋弧焊管的研制

为了开发酸性服役条件下的管线用管,通过对耐酸管硬度控制的研究、X70MS钢级卷板化学成分的设计、焊接材料的合理匹配以及焊接工艺参数的调整,研制出了X70MS钢级Φ711 mm×9.5 mm规格耐酸性埋弧焊管,并对试制钢管进行了化学成分分析、显微组织分析、硬度测试、力学性能检验以及HIC和SSC试验。试验结果显示,焊管管体屈服强度为489～555 MPa、抗拉强度为597～607 MPa,焊缝抗拉强度为667～679 MPa,管体和焊缝硬度均小于250HV10,0 ℃下母材冲击功大于226 J,焊缝单个冲击功大于169 J;母材、焊缝和热影响区裂纹敏感率（CSR）、裂纹长度率（CLR）、裂纹厚度率（CTR）均为零;在72%SMYS、80%SMYS和90%SMYS三种载荷下SSC试样的拉伸面在10倍显微镜下均未发现断裂。试制结果表明,X70MS管材表现出良好的力学性能和耐酸性, 各项性能满足API SPEC 5L标准要求。     

管线钢的形变强化、包申格效应与钢管强度

基于管线钢的形变强化和包申格效应,分析了管线钢的强度水平、形变量、钢管成型方式和钢的显微组织对管线钢管强度的影响。结果表明:钢管强度是形变强化能力和包申格效应综合作用的结果;钢板强度水平可引起钢管强度变化;钢板屈强比较高时,因包申格效应大于形变强化效果,钢管屈服强度降低;随着钢管应变量的增加,钢管可获得高的强度;钢管成型后的扩径也有利于钢管强度的增加。     

国产55钢级SEW膨胀管实物试验研究

为了评估国产55钢级SEW膨胀管的综合力学性能,采用液压式膨胀方法对国产55钢级SEW膨胀管(牌号为BX55)进行了实物膨胀试验,并对膨胀后钢管的尺寸、力学性能、抗内压至失效、抗外压挤毁性能进行了研究。结果显示,BX55液压膨胀11.5%的启动压力为24 MPa,行进压力为22~25 MPa,膨胀过程的压力平稳;膨胀后管材的屈服强度为499 MPa,抗拉强度为562MPa,伸长率29%,母材横向和焊缝中心半尺寸试样0℃夏比冲击功分别为66 J和48 J,抗内压至失效压力超出API SPEC 5CT要求值87%,抗外压挤毁强度高于API RP 5C3标准要求值9%。试验结果表明,国产55钢级SEW膨胀管的综合力学性能优良。