双金属复合管海水海砂混凝土短柱的轴压性能与承载力分析

基于有限元程序ABAQUS,建立双金属复合管海水海砂混凝土(SSCFBT)短柱构件的精细化有限元模型,对轴压状态下模型的破坏形态、荷载-变形关系、内力分配和钢-混凝土界面接触作用进行研究,并开展参数分析。结果表明:双金属复合管与内填混凝土之间的共同工作性能良好,其荷载-变形曲线可分为3种类型,由双金属复合管对混凝土的约束效应系数决定。通过参数分析,得到了不同参数对SSCFBT短柱轴压承载力的影响规律,并验证了已有相关计算公式用于预测SSCFBT短柱轴压承载力的可行性。

L360QS+UNS N08825双金属复合管热丝TIG自动焊接工艺

双金属复合管作为一种油气输送管道材料,具有较强的耐蚀性能,特别适用于输送强腐蚀性介质。我国川渝地区的油气资源含有较高的硫化氢(H2S)和其他硫化物,管道内部形成了复杂的腐蚀环境,易导致管道内壁腐蚀、应力腐蚀开裂等多种失效形式。川渝地区油气管道常采用镍基合金、不锈钢等高性能的耐腐蚀材料,其中铁山坡项目中选用了L360QS+UNS N08825双金属复合管作为输送管道材质。针对825镍基复合管传统手工焊接方式效率不高,质量受人为因素影响大的问题,通过焊材匹配、自动焊接设备选型、焊接工艺参数优化等手段,开展焊接试验,研发了L360QS+UNS N08825双金属复合管热丝TIG自动焊接工艺,并在铁山坡项目中进行了实施应用,取得了显著的效果,一次焊接合格率可达99.2%,同时针对焊接缺陷返修和易出现的质量问题进行了分析,提出了相应的工艺措施。该工艺对于同类材质管道焊接具有重要的指导意义和参考价值。

金属磁记忆检测技术在双金属复合管道上的探索应用

采用双金属复合管被认为是解决高腐蚀性油气田地面集输管线腐蚀问题的一种相对安全的办法,但目前国内应用过程中存在管道失效及检测难等问题。金属磁记忆检测技术应用于检测埋地双金属复合管,并通过对磁异常危险等级较高位置进行开挖验证,配合测厚和磁饱和-脉冲涡流等无损检测技术,取得了良好的应用效果。检测结果明确了金属磁记忆检测技术在一定程度上可以满足埋地双金属复合管的应力集中程度检测需求,有一定的推广价值。

双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法

目的建立双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法,为双金属复合管在高酸性气田现场应用提供依据。方法针对双金属复合管环焊缝在高酸性环境中的主要腐蚀类型,参考标准Q/SY 06018-2016中冶金复合管直焊缝和堆焊层腐蚀评价内容,确定以晶间腐蚀、抗SCC/SSC性能、点腐蚀、模拟工况腐蚀为评价指标,并通过整管段试验验证评价结果的双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法,同时以国产L360/825冶金复合管环焊缝为例对建立的评价方法进行验证。结果通过使用建立的方法对L360/825双金属复合管环焊缝耐蚀性能进行评价,验证了评价方法有效可靠,评价结果显示L360/825双金属复合管环焊缝具有良好的耐蚀性能。结论建立的评价方法可以直接应用于高酸性气田用双金属复合管的环焊缝耐蚀性能评价,为双金属复合管的现场应用提供依据。

65Mn/Q235双金属复合管的热处理工艺优化及其耐磨性

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、洛氏硬度计、显微硬度计和磨粒磨损试验机,分析了65Mn/Q235双金属复合管在使用过程中失效的原因,并对其热处理工艺进行了优化。结果表明:65Mn钢中存在大量的未溶碳化物和层片状珠光体,导致其韧性降低、焊缝硬度较低,使65Mn/Q235双金属复合管在服役过程中因耐磨性不足而失效。采用优化的热处理工艺即840℃保温10~30 min油冷后,65Mn/Q235双金属复合管的组织为均匀细小的马氏体,未溶碳化物和层片状珠光体基本消除,焊缝硬度得到提高,耐磨性明显改善。

双金属复合管引流式夹具注脂堵漏抢修技术研究

在油气长距离输送管线中,双金属复合管有良好的防腐作用,目前应用最为广泛,然而内衬刺漏和塌陷问题时有发生,是制约管道完整性和生产连续性的隐患,因管道结构的特殊性,现有的双金属复合管现场堵漏抢修技术无法对内衬层失效问题进行深层次修复,从根本上阻隔腐蚀源。基于双金属复合管结构特点及刺漏缺陷几何特征,试验和完善了双金属复合管引流式夹具注脂堵漏抢修技术手段,通过对引流式补强套筒、对开式卡具修复、带压开孔及封堵等作业的工具及设计方案的研究论证,建立了复合管引流式夹具注脂堵漏抢修的完整性方法,具有不动火、安全性高、抢修周期短和带压不停输的优点。样管堵漏后,夹具内壁和管道之间的空腔完全填充密封脂,可以彻底阻隔腐蚀源,当运行压力达到15 MPa时,无泄漏,循环2次加压和降压后,未发生渗漏或泄漏,最后通过对填充样进行工业CT扫描,内部塌陷填充效果良好,能够防止管道发生内衬刺漏后腐蚀介质进一步腐蚀基管。

825衬里双金属复合管层间与焊缝的电化学腐蚀行为

采用三电极体系对825衬里双金属复合管进行电化学测试,得到了层间三个不同界面及焊缝四个不同界面的极化曲线与电化学阻抗谱。结果表明:层间区域X65界面的腐蚀倾向最大,焊缝区域三种混合界面的腐蚀倾向最大。

双金属复合管屈曲失效机理及临界载荷研究

为探究双金属复合管的屈曲失效机理,利用ABAQUS软件建立了双金属复合管有限元模型,考虑成型残余应力的存在,分析了弯曲过程中弯矩、椭圆度和内衬褶皱幅值随曲率的变化规律;研究了内衬管屈服强度、内衬管径厚比以及外基管径厚比对双金属复合管屈曲失效的影响,并进一步给出了临界弯矩和临界曲率的预测公式。分析结果表明:屈服强度更高的内衬管可提高复合管的临界弯矩,但会降低复合管的临界曲率;更小的内衬管径厚比和外基管径厚比均可提高复合管的临界弯矩和临界曲率;相较于临界弯矩,内衬管屈服强度和径厚比的改变对临界曲率影响更为明显,外基管径厚比的改变则对两者均具有十分明显的影响;临界弯矩和临界曲率公式预测结果与有限元计算结果的相对误差不超过4%和12%。所得结论可为双金属复合管的设计和安全评价提供参考依据。

埋地双金属复合管焊缝区域腐蚀风险及阴保效果评价

在模拟现场土壤溶液中,对L360QS/N08825双金属复合管基管(L360QS钢)与焊缝(625合金)的电化学行为进行了研究,探讨了阴保条件对焊缝区域电偶腐蚀风险的影响,并在过保护阴保条件下分析了焊缝区域电偶腐蚀致氢致开裂的风险。利用全尺寸管段探析了基管与焊缝暴露面积比对阴保效果的影响。结果表明:在无阴保条件下,基管在模拟土壤溶液中存在较高电偶腐蚀风险;强制电流阴极保护可以有效减缓管道腐蚀,且过保护阴保条件下焊缝无氢致开裂风险;在阴极保护下,随着基管暴露面积逐渐减小,基管的自腐蚀电位及断电电位受焊缝影响发生正移,阴保效果降低。

聚合物增强双金属复合管的弯曲性能分析

为了探究聚合物增强双金属复合管的抗弯性和抗鼓包性能,以规格为φ508 mm×(14.3+3) mm的复合管作为研究对象,通过仿真分析对比机械式复合管和聚合物增强双金属复合管的抗鼓包性能;并通过4点弯曲试验进行了验证。结果表明,模拟与试验结果规律一致,聚合物增强复合管弯曲半径的模拟值与试验值偏差仅为0.4 m,模拟计算结果可靠。试验结果表明,在临界弯曲状态下,聚合物增强复合管的最大应变绝对值是机械式复合管的2.56倍,弯曲半径是机械式复合管的0.39倍;聚合物增强双金属复合管的抗弯能力比机械式复合管更强,性能更优,在海洋石油开发的过程中更具优势。

基衬间隙对双金属复合管成形质量影响分析研究

在分析双金属复合管液胀成形原理基础上,研究了不同基、衬间隙对液胀双金属复合管成形质量的影响。通过3个具体案例研究了不同管径下,基、衬间隙对液胀双金属复合管成形质量的影响。

双金属复合管结构压弯承载性能试验研究

为了研究双金属复合管的压弯承载性能,考虑试件偏心距和长细比这两个参数,对7个液压成型的X65/316L双金属复合管试件进行了试验研究.试验内容包括材性测试、几何初始缺陷3D扫描测量和压弯承载力试验.通过对比各试件的受力过程、破坏形态及数据结果,分析试件长细比和荷载偏心距对复合管压弯承载性能的影响.试验结果表明:试件在压弯荷载作用下的破坏模式为整体失稳破坏,试件达到极限荷载后具有良好的塑性变形能力.长细比越大,试件越容易发生失稳破坏,试件的弹性变形阶段越短,刚度和承载力均显著降低;而偏心距越大,试件承载力明显下降,试件刚度则略微降低.在此基础上,基于换算截面法对复合管截面进行等效换算,然后根据《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中a类截面钢管的压弯失稳承载力公式计算复合管极限承载力,并将承载力试验结果与换算截面法计算值相比较.对比结果表明采用换算截面法考虑衬管的贡献计算得到的复合管压弯试件承载力与试验值吻合较好,平均误差小于10%且偏于安全.对比分析表明采用换算截面法设计双金属复合管能更好地考虑衬管的承载能力,研究成果可为此类构件在设计及相关工程的应用提供一定参考.

双金属复合管自动穿管机组研发

在研究双金属复合管穿管工艺的基础上开发了适合基管直径为114 mm~660 mm的双金属复合管自动穿管机组。穿管机组主要由基管储料台架及上料翻板、基管对齐及压紧装置、衬管储料台架及翻料装置、自动推管装置、衬管端部支撑装置等部分组成。详细介绍了每个部分的组成与功能,为具体设计双金属复合管穿管机组提供了依据。

基于起皱发生的铜钛双金属复合管小半径绕弯成形极限研究

为了得到成形质量优良、小相对弯曲半径(R/D_(2)≤2,D_(2)是覆管外径)的铜钛双金属复合管,基于ABAQUS/Explicit有限元平台,建立了铜钛双金属复合管绕弯-回弹有限元模型,对铜钛双金属复合管小半径绕弯成形的起皱极限进行有限元模拟和分析。即在刚性芯模、不同芯头个数填充下,得到防止复合管起皱发生的最小相对弯曲半径(R/D_(2))_(min)。结果表明,基、覆管填充区的截面畸变率(φ)均明显小于非填充区,且填充区的φ随R/D_(2)减小略有增大,非填充区的φ随R/D_(2)减小而明显增大,这表明非填充区的截面起皱趋势明显高于填充区;R/D_(2)=1.76为起皱发生的分界线,当R/D_(2)=1.76时,1个芯头填充不满足复合管成形质量的要求;2个和3个芯头填充满足成形质量要求,且2个芯头填充效果较3个芯头好;当R/D_(2)=1.32时,3种填充条件都会出现起皱,不满足成形质量要求。为了确定最小相对弯曲半径,进一步分析了2个芯头填充、R/D_(2)=1.71和R/D_(2)=1.74时复合管的起皱情况,发现起皱个数N=1,φ_(max)均超过5%,不满足成形精度要求。综上,铜钛双金属复合管的成形极限为2个芯头填充、(R/D_(2))_(min)=1.76。

Incoloy825/L360QS双金属复合管焊接残余应力的数值模拟

中国已探明的天然气气田近一半为高含硫气田,面临着严峻的腐蚀问题,双金属复合管凭借其优良的耐蚀性能、力学性能及较高的性价比,在天然气集输领域得以应用。然而,在高含硫气田的环境中,双金属复合管时常会发生应力腐蚀开裂的现象。因此,研究复合管母材和焊缝焊接性能对安全至关重要。采用SYSWELD软件建立了热力学学耦合的双金属复合管有限元模型,并采用钻孔应变法测量了接头的残余应力,计算结果与试验测量结果吻合良好,验证了计算方法的妥当性,得到了双金属复合管多层多道焊的残余应力分布规律。结果表明,在中央截面上,基层应力为压应力,且随着距熔合线的距离增大而逐渐减小。焊缝侧轴向应力和环向应力呈帽状分布,为拉应力,衬层峰值应力高于基层,径向应力较小。熔合线附近应力较高,基层和衬层的应力机制不同,高应力区域集中在熔合线及过渡层附近,且易开裂。

双金属复合管焊接接头耐点状腐蚀性能研究

通过全自动钨极氩弧焊(GTAW)制备了双金属复合管(L360QS+UNS N08825)焊接接头,采用浸泡腐蚀,电化学腐蚀研究了复合管根焊接头处的耐点蚀性能,并通过光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM/EDS)对根焊接头不同部位的组织,物相和腐蚀形貌进行表征分析。结果表明:合金中主要的耐蚀元素Mo,Cr向树枝晶间偏析,并形成Laves相;L360QS的高Fe含量,在焊接过程中发生稀释现象,提高了堆焊层的Fe含量,加速了Laves相的析出,使热影响区成为点蚀发生的优先位置。

呼图壁储气库双金属复合管应用研究

为研究天然气中CO_(2)的腐蚀问题,根据腐蚀机理,对不同工况下介质腐蚀性分析,工程选材前针对性的开展腐蚀试验,优选双金属复合管基层、衬层材质,从设计、施工等方面进行探究,并结合现场实际应用情况,研究一套完整的双金属复合管应用架构。

20G/316L双金属复合管焊接接头数值模拟与分析

针对机械复合方式的双金属复合管,运用了ANSYS软件中的APDL进行有限元数值模拟,重点对20G/316L复合管模型的焊接接头进行了热分析和应力场分析。结果表明,在双金属复合管焊接完成后,焊缝两侧焊接温度场并没有出现偏移现象。焊接产生的应力主要残留在20G和316L不锈钢的焊缝区域,应力状态在x,z方向即横、纵方向表现为拉应力,在y方向即垂直方向表现为压应力。通过对比各个焊接速度产生的焊接应力场分布,当焊接速度为110 mm/min时,应力曲线比较平滑稳定;当焊接速度>110 mm/min时,应力较低但会造成焊接不充分,残余应力分布不均匀;而当焊接速度<110 mm/min时,应力峰值过大,应力集中较明显,表明焊后残余应力较大。

采气工程双金属复合管焊接技术及质量控制

以汪深1至徐深9天然气净化厂管道工程建设为背景,结合近些年双金属复合管在公司高含二氧化碳区块采气管道及外输管道中的应用和工程实践,研究和总结双金属复合管的焊接工艺技术及质量控制措施,提高双金属符合管的焊接效率和质量,为气田工程建设提供技术指导。

双金属复合管道的焊接技术

双金属复合管较普通碳钢管或不锈钢管焊接工艺复杂,极易产生缺陷。文中以某工业厂房双金属复合管安装施工为例,介绍了双金属复合管道焊接工艺技术和施工方法,以供同行借鉴参考。