外径1 422 mm的X80钢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380×108 m3/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。     

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)。     

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。     

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。     

X80级Φ1422 mm×21.4 mm大直径厚壁焊管的研发及性能研究

为了实现大直径厚壁焊管的国产化,宝鸡石油钢管有限责任公司联合太钢、首钢、沙钢等多家钢厂经过多轮单炉试制和多轮千吨级试制,成功开发出了国产X80级Φ1 422 mm×21.4 mm大直径厚壁螺旋/直缝埋弧焊管,并进行了多项性能检测。结果表明,螺旋焊管管体屈服强度574~681 MPa,抗拉强度653~759 MPa,-10℃冲击功平均值373 J;直缝焊管管体屈服强度564~627 MPa,抗拉强度641~694 MPa,-10℃冲击功平均值460 J;螺旋/直缝焊管-5℃下DWTT剪切面积平均值96%。各项性能指标均达到中俄东线X80级Φ1 422 mm×21.4 mm钢管的技术要求,说明我国已经具备了工业化批量生产大直径厚壁焊管的能力。     

X80钢级Φ1422mm埋弧焊管焊缝自动超声检测对比试块合理性分析

为了设计出合理的对比试块,对目前X80钢级Φ1 422 mm埋弧焊管(SAW)焊缝自动超声波检测(AUT)用对比试块现状、存在问题及钢管焊缝缺陷检测的可行性进行了分析。应用分区检测方法设计出满足X80钢级Φ1 422 mm SAW钢管焊缝对比试块并进行了对比分析与验证。研究结果表明,X80钢级Φ1 422 mm SAW钢管焊缝AUT检测在厚度范围和一定宽度范围可全覆盖检测,对于研究X80钢级Φ1 422 mm SAW钢管焊缝AUT检测方法提供了参考,同时也为制定X80钢级Φ1 422 mm SAW钢管焊缝AUT检测方法标准提供了依据。     

X80钢级DN1200mm等径异径三通

为满足西气东输二线及其他重点工程建设用高钢级、大口径三通产品的需求,特进行了"X80钢级DN1200mm等径异径三通"的研发,文章重点介绍了这一新产品的性能参数以及对其理化性能、成型工艺及性能测试进行的研究情况。中国石油集团渤海石油装备制造有限公司巨龙钢管公司通过产品的研制,在技术、工艺、设备等各方面完全具备批量生产X80钢级、φ1219mm三通的能力,使我国管件行业制造水平实现了历史性飞跃。     

X80钢级φ1016mm×18.4 mm 直缝埋弧焊管研制

介绍了X80钢级φ1016 mm×18.4 mm直缝埋弧焊管的研制过程,钢板和钢管的外观、几何尺寸、理化性能和无损探伤实物质量,钢板、钢管扩径前后几何尺寸和理化性能的变化.与欧洲钢管公司类似产品实物质量指标进行了对比,对相应钢板和钢管标准提出了改进建议.产品已通过中国石油天然气集团公司和中国钢铁协会的鉴定,具备工业生产能力.     

X80钢级Φ1 524 mm×23 mm螺旋埋弧焊管试制

为了开发高钢级、大直径、厚壁螺旋埋弧焊管,与国内钢铁公司联合研发了X80钢级、超厚壁（23 mm）热轧卷板,卷板化学成分设计采用低C并添加微合金元素细化晶粒,获得超纯净、高强度、高韧性等性能优良的热轧卷板。用该卷板进行了X80钢级 Φ1 524 mm×23 mm螺旋埋弧焊管试制,通过成型、焊接等制管工艺的优化设计和实施,有效解决了在超厚壁、高钢级钢管生产中极易出现的焊缝及热影响区（HAZ）低温冲击韧性指标数据分散、不集中的问题。试制产品经内部型式试验和第三方检测评价,其质量和性能指标符合相关验收要求,具备批量生产能力,为高钢级、大壁厚螺旋埋弧焊管的工艺设计提供了参考。     

X80钢级Φ1219mm×33mm/37.9mm热煨弯管研制

为了适应国内油气管道工程建设的发展趋势,研发了X80钢级Φ1 219 mm×33 mm/37.9 mm热煨弯管产品。通过大量的试验与研究,开发出了适用于X80钢级Φ1 219 mm×33 mm/37.9 mm母管用钢板;通过优化焊材匹配,创新小角度低线能量快速焊接的方法,获得了性能优良的母管焊接接头;通过母管与弯管制造工艺与性能的研究,掌握了X80钢级Φ1 219 mm×33 mm/37.9 mm "钢板-母管-弯管"的性能变化规律。研发出的X80钢级Φ1 219 mm×33 mm热煨弯管尺寸精良,性能优异,具备批量生产供货条件。作为技术储备,研制出了X80钢级Φ1 219 mm×37.9 mm热煨弯管产品。     

X80M钢级准Φ1219mm×33mm管线钢管的开发

通过对X80M钢级准Φ1219 mm×33 mm大壁厚管线钢管千吨级的试制,总结了大壁厚管线钢管开发的技术特点。采用超低C,控Mn,Nb和Ti微合金化成分设计和轻压下、热机械控制工艺(TMCP)超快冷等工艺控制措施,国内首次批量开发出了X80M钢级33 mm大壁厚管线钢。其母材微观组织为细小针状铁素体加弥散粒状贝氏体。通过制管后检测,母材及焊缝的拉伸性能、冲击韧性和止裂性能等完全满足陕京四线工程的要求。     

X80高钢级管线钢冲击韧性研究

对某厂X80高钢级管线钢母材、焊缝、热影响区进行了夏比冲击韧性试验。试验发现夏比冲击热影响区的冲击功较低,对X80钢的热影响区补样进行系列冲击试验,并对断口形貌和显微组织进行观察,认为应当把热影响区的夏比冲击功(CVN)值作为冲击载荷条件下焊接接头的一个评判特征值。     

X80钢级φ1219×22mm直缝埋弧焊管

进入新世纪以来,我国的油气输送管线建设得到了飞速发展。继2002年西气东输一线采用X70系列管道获得成功后,经综合考虑输送量、承载压力和成本因素,2007年西气东输二线项目部决定使用X80钢级φ1219×22mm规格作为西气东输二线建设的主体用钢管。这是当今世界上首次采用如此大批量、大壁厚高钢级的钢管的重点工程。     

X80钢级Φ1219×22mm直缝埋弧焊管

进入新世纪以来,我国的油气输送管线建设得到了飞速发展.继2002年西气东输一线采用X70系列管道获得成功后,经综合考虑输送量、承载压力和成本因素,2007年西气东输二线项目部决定使用X80钢级φ1219mm×22mm规格作为西气东输二线建设的主体用钢管.这是当今世界上首次采用如此大批量、大壁厚高钢级的钢管的重点工程.     

X80钢级Φ1 219 mm 弯管局部加热热模拟工艺性能研究

为了研究X80钢级Φ1 219 mm×22 mm热煨弯管局部加热工艺的可行性,对X80母管管材进行了分析,采用不同加热工艺参数进行了母管直管段、过渡区和加热区热模拟试验,对比优选出了适合局部加热的工艺参数,确定了“加热温度为1 000 ℃,回火温度为520 ℃”的局部加热工艺参数,可满足CDP-S-OGP-PL-016—2014-3《油气管道工程用感应加热弯管技术规格书》的相应要求。     

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。