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。     

西气东输二线管道工程采用X80钢管的方案研究

分析了国内外X80钢管的制造、应用情况。针对西气东输二线管道的具体情况，对几十个工艺方案进行了研究，从建设投资、费用现值、年耗气水平、国内钢板钢管生产供应、施工能力、运输能力等方面进行了方案比较。推荐的管径1219mm、压力12MPa、钢级X80方案比其他方案经济合理，具有世界领先水平。国内钢厂、制管厂经过大量技术攻关，生产出了高质量的产品并实现了国产化，保证了西气东输二线管道工程的建设。     

西气东输二线建设工程用X80级高强度管线钢φ1219×18.4mm螺旋缝埋弧焊管

西气东输二线管道建设工程全长近万千米,是目前全球钢级最高、管径最大、距离最长的管线,螺旋埋弧焊管设计采用X80级高强度管线钢φ1219mm×18.4mm.     

中国石油天然气集团公司2008年自主创新重要产品甘录系列介绍（之三·地面领域）西气东输二线建设工程用X80级高强度管线钢φ1219×18．4mm螺旋缝埋弧焊管

西气东输二线管道建设工程全长近万千米,是目前全球钢级最高、管径最大、距离最长的管线,螺旋埋弧焊管设计采用X80级高强度管线钢φ1219mm×18．4mm。     

X80钢级?1219×18.4mm螺旋焊管的研制与应用

X80钢级(o)219mm×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(o)219mm×18.4mm螺旋埋孤焊管,各项技术指标均满足Q/SY GJX 0102-2007《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.     

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。     

国产钢级最高管径最大螺旋焊管试制成功

经过3天连续奋战,2011年7月26日,宝鸡石油钢管有限责任公司自主研发的我国第一根X100钢级、直径1 422 mm、壁厚15.3 mm螺旋埋弧焊接钢管,在其控股的中油(秦皇岛)宝世顺钢管有限公司成功下线。这是迄今为止国内钢级最高、管径最大的螺旋焊管。     

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。     

西气东输二线工程用X80级埋弧焊管的试制

介绍了用于西气东输二线工程的X80钢级、φ 1219 mm×22 mm 直缝埋弧焊管和X80钢级、φ 1219 mm×18.4mm 螺旋埋弧焊管的试制情况及检验结果。根据工艺评定结果确定:X80级、φ 1219 mm×22 mm 直缝埋弧焊管采用钝边7 mm、坡口角度37°对称X型坡口,预焊焊丝为CHW60Cφ 3 mm、内外焊采用MK－680 φ 4 mm焊丝与神剑SJ101G焊剂匹配以及相应的焊接规范;X80钢级、φ 1219 mm×18.4 mm 螺旋埋弧焊管采用钝边7 mm、上坡口角度35°、下坡口角度40° X型坡口,内外焊采用H08C焊丝与锦州SJ101G焊剂匹配以及相应的焊接规范。试制结果均符合API SPEC 5L管线钢管规范和《西气东输二线管道工程用直缝埋弧焊管技术条件》的要求。比较发现X80钢级、φ 1219 mm×22 mm 直缝埋弧焊管的屈服强度、屈强比相对钢板原料显著上升,伸长率显著下降;X80钢级、φ 1219 mm×18.4mm 螺旋埋弧焊管的屈服强度、屈强比相对卷板原料略有上升,伸长率显著下降,抗拉强度变化不明显。     

Φ1 016×1 7.5 mm X70螺旋缝管在输气管道工程中的运用

随着西气东输和陕京二线等国内高压、大口径长输输气管道的相继建设,对于国内高压大口径管道的管材选用有了新的认识.在陕京二线输气管道工程中,利用板卷,依靠国内钢管生产厂家来制作大口径螺旋管的方式,大大节省了工程投资.通过国内钢管厂家的预制实验和专家评审,Φ1 016×17.5 mm螺旋焊管得到了大量的运用,在工程设计中对焊管的运用范围也进行了严格的规定.     

X80级热轧板卷与中厚板的机械性能及微观组织

韩国浦项钢铁公司(POSCO)为响应市场需求，开发了具有良好低温韧性的X80钢级热轧板卷及中厚板。对开发的14．6mm厚热轧板卷及用其所制造的螺旋焊管的微观组织进行了分析后认为：X80级钢的微观组织以针状铁素体为主。并对板卷和螺旋焊管进行了一系列机械性能试验，结果显示开发的X80级热轧板卷的各项性能均满足了标准要求。对开发的X80级、15．6mm和17．4mm中厚钢板及用其所制造的钢管也进行了相关的机械性能试验，结果表明：以针状铁素体和微小的多边形铁素体的复合组织构成的该．X80钢也同样具有较高的强度和韧性，能满足标准要求。     

螺旋焊接钢管的直径控制

螺旋焊接钢管的直径控制是螺旋焊管生产的重要质量指标之一。在三辊式成型机设置调径辊控制生产过程中的螺旋焊管直径，方法简单，控制准确。若采用螺旋焊管周长自动控制系统可以实现自动化控制螺旋焊管的直径。     

集输管线用X52级抗硫化氢腐蚀焊管的研制

通过解剖分析国外抗H_2S腐蚀焊管的理化性能和抗腐蚀性能,提出了X52级抗H_2S腐蚀螺旋焊管及其卷板的性能要求。通过大量的试验研究,提出了与之匹配的成型工艺、焊接工艺及焊接材料,试制并批量生产出满足ISO 3183-3：1999标准及用户集输管线附加技术要求的抗酸性介质的螺旋埋弧焊管。     

螺旋埋弧焊管制管前后力学性能变化及其影响因素

研究了Q235B～API X80钢级、壁厚6.3 ～18.4 mm热轧卷板的化学成分、组织及性能以及Φ355.6 mm～Φ1 219 mm的螺旋埋弧焊管制管前后力学性能变化的一般规律,分析了螺旋焊管制造过程及试样展平过程产生的包申格效应对钢管拉伸性能及韧性的影响。研究发现,包申格效应与钢级（或者强度水平）相关性最强,X52～X65钢的包申格效应最为明显,而X52以下及X70以上钢级的包申格效应则不太明显;对于抗拉强度,所试验钢级制管前后基本一致。材料的成分及显微组织是影响包申格效应的主要因素,静水压试验工序也会使螺旋埋弧焊管的屈服强度相比焊接后钢管显著提高,制管后夏比冲击性能变化无明显规律。     

天然气管道用埋弧焊钢管焊缝无损检测对标分析

为了提高我国大直径高压天然气长输管道的质量和运行安全,合理确定钢管标准无损检测（NDT）指标,对国内外适用于X80高钢级埋弧焊管技术标准有关焊缝无损检测要求进行了对标研究,分析了我国相关标准在焊缝无损检测方法、射线检测灵敏度和超声检测对比标样等方面存在的差距和不足,为我国大直径高压天然气管线钢管相关标准的制（修）订提出了建议。     

高强度UOE钢管成型数值模拟分析

大直径直缝焊管线管必须满足日益增长的技术要求,保证在施工和维护过程中最佳的工作性能。可以预见在不远的将来,为满足欧洲、北美洲、南美洲、亚洲等国家日益增长的天然气需求,必须开发成本合理的输送方式来经济地开采偏远地区的气田。采用高压天然气输送管线将天然气输送到市场是最理想的选择,特别是对于长距离的天然气运输,高钢级(X80,X100或者更高钢级)、大直径(外径36~56 in)天然气输送管线证明是非常具有吸引力和经济实惠的。关于埋弧焊管,焦点主要是集中在焊接耗材和成型工具上,特别是成型工具,其设计必须要可以应对高钢级钢板,比如X100级钢管用钢板从U成型过渡到O成型时的弹复效应。本研究通过数学建模,评价X100级钢管在利用TenarisConfab轧机进行UO成型的过程,从而获得最佳参数。利用有限元模型对X100级钢管生产过程进行了分析,以评估成型模具几何形状的拟合性和制管机组制造高钢级钢管的制造能力。     

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。     

中俄东线－45 ℃低温环境油气管道工程用X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm感应加热弯管研发

为了解决低温环境下弯管脆断的问题,满足我国长输油气管道低温站场用钢管的需求,针对油气输送用X80钢级直缝埋弧焊管焊接接头在回火热处理后,焊缝金属夏比冲击韧性存在明显回火变脆的现象,对多丝单道焊和单丝多道焊的直缝埋弧焊管焊接接头进行了焊后箱式炉热模拟研究,并选用整体热煨制方式,试制了感应加热弯管,进行了理化性能评价。结果显示,焊缝中细小的针状铁素体板条随回火温度升高而合并粗化,是导致焊缝低温韧性显著降低的原因;采用淬火+回火热处理方法,可有效抑制焊缝夏比冲击韧性随回火加热温度的递增而恶化的趋势;X80钢级Φ1 422 mm×33.8 mm单丝多道焊感应加热弯管母管经淬火+回火热处理后,完全满足－45 ℃低温条件下中俄东线低温管道工程设计要求。     

大直径超薄壁螺旋焊管稳定成型技术研究

为了提高大直径超薄壁螺旋焊管管坯成型过程中的稳定性,提高钢管几何精度,降低管坯开缝、错边缺陷几率,对大直径超薄壁螺旋焊管成型难点进行了分析并提出了改进方法。通过设计安装在线内撑辊装置和错边压平装置来提升成型器对管坯管型的控制能力。方案实施后成功试制了Q345NS钢级Φ3 020 mm×12 mm大直径超薄壁螺旋埋弧焊管。应用结果表明,该优化改进方案可有效控制大直径超薄壁螺旋焊管的直径、椭圆度公差,降低管坯开缝引起的内焊烧穿缺陷和焊缝错边的几率,实现了大直径超薄壁螺旋焊管精确稳定成型的目的。     

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。