油气改造平台双金属复合钢管施工技术应用

双金属复合钢管具有良好的耐腐蚀性、表面光洁度高、抗拉伸强度高、耐高温性、优越的韧性等优点,被广泛应用于海上油气平台。其中在改造平台方面海上施工设备及工艺方法的选择相比于陆地预制更加困难,这也是海上油气改造平台顺利投产的关键点。

双金属复合钢管界面及焊缝的微观结构

通过金相分析、微区成份分析、宏观和微观断口分析,主要研究钎焊层和焊鏠区的微观结构及其对复合钢管工艺性能和使用性能的影响。研究结果表明,镍基钎焊层通过扩散形成界面,实现了完全的冶金结合。组成复合钢管的各层以及焊鏠金属的力学性能相近,变形均匀,保证了复合钢管的可焊性和强韧性。铜钎焊复合钢管由于高温铜脆而引发焊接裂纹,且其钎焊层硬度明显高于基层和复层,导致层间剪切及沿界面发生分层脱离,固该铜基合金不宜做复合钢管钎焊料。

国外双金属复合钢管生产概况

介绍了国外无缝、铸造、焊接复合钢管，组合式双层管，激光包复管，外包复管等双金属复合钢管的制造方法、关键技术和用途。指出国内应以发展高级复合材料，扩大用途为目标，改进双金属复合钢管的制管工艺，扩大生产量。

双金属复合钢管工程放大及应用研究

由北京石油化工学院等单位完成 该项目形成了自主知识产权，通过成套工艺技术开发，解决了薄覆层双金属复合钢管在复合过程中容易出现的内覆层失稳、鼓泡、未焊合等问题，从而获得高质量、低成本、冶金结合的双金属复合钢管。其主要优点是：兼备不锈钢的耐蚀性和碳素钢的力学性能；由于覆层不锈钢很薄，大大降低了材料成本；

爆炸焊接双金属不锈钢复合直缝钢管型式试验方法探讨

介绍了首次对爆炸焊接双金属不锈钢复合直缝钢管进行型式试验的主要内容,重点介绍了基层力学性能试验、复合层晶间腐蚀试验、双相不锈钢的铁素体/奥氏体比率、基层/复合层粘结力试验和复合管极限承载能力等几类试验,为今后业内该种类型的复合管型式试验方法提供了参考,也为修改相关规则中关于复合管型式试验的内容提供了依据。

双金属复合无缝钢管三辊连轧成型过程的数值模拟

通过Y型三辊二道次冷轧不锈钢/碳钢无缝管双金属复合材料成型过程模拟,得到了双金属复合无缝钢管界面处的结合强度,绘制了无缝钢管成型过程中的轴向应力、径向应力和环向应力,并且对成型钢管的管径与壁厚分布进行了说明。研究成果可为复合无缝钢管成型的工艺参数设计提供参考依据。

内覆衬不锈钢双金属复合钢管介绍

内覆不锈钢双金属复合管是在钢管内壁复合薄壁不锈钢管，这种双金属复合钢管是将内覆耐腐蚀合金簿管插入碳钢基管，经旋压热熔合工艺，将碳钢管和不锈钢焊管焊接在一起，成为无缝隙、无间隔的整体金属管，层问剪切强度可达100MPa以上。

双金属复合无缝钢管斜轧过程的有限元分析

本文应用MARC有限元软件并采用三维热力耦合的弹塑性有限元法,对不锈钢/碳钢双金属复合无缝钢管斜轧过程进行了有限元分析,得到了坯料断面孔型变形图,分析得出了应力、应变与温度场的分布,根据数值计算结果绘制了管坯斜轧过程中辊缝下断面沿圆周的轴向应力、环向及径向应力分布曲线,并根据应力分布特点解释了钢管斜轧过程成形机理。研究成果可以为工艺参数的设计提供参考。

退火温度对双金属复合管界面组织的影响

用热轧穿孔的方法获得10MnVNb/12Cr双金属复合钢管,通过金相显微镜、环境扫描电镜(ESEM)、能谱仪(EDS)观察界面附近微观组织及元素在界面的分布情况,采用X射线衍射仪和显微硬度计分析界面附近物相及物相变化带来的界面两侧金属硬度起伏,研究不同扩散退火温度对10MnVNb/12Cr界面的影响。结果表明:复合管界面10MnVNb一侧组织为珠光体、马氏体和细小碳化物,12Cr一侧由铁素体、马氏体和少量碳化物组成。随扩散退火温度的升高,界面附近晶粒逐渐粗化,超过1200℃后出现明显过热;Cr元素在界面处发生明显扩散;马氏体峰强增加,碳化物类型由Cr3C2向Cr7C3过渡;退火和碳化物类型转变的综合作用下,界面两侧金属显微硬度出现先下降后上升的趋势。

Y型三辊热轧双金属复合无缝钢管的数值模拟

本文应用MARC有限元软件并采用三维热力耦合的弹塑性有限元法,对Y型三辊两道热轧不锈钢/碳钢双金属复合无缝钢管过程进行了有限元分析,得到了双金属复合无缝钢管界面处的接合强度,绘制了管坯热轧过程中的轴向应力、径向应力和环向应力,并对成型钢管的壁厚分布进行了分析。研究成果可以为工艺参数的设计提供参考。

北京石油化工学院能源科技创新成果

一、双金属复合钢管工程放大及应用研究 双金属复合钢管工程放大及应用研究项目形成了自主知识产权，通过成套工艺技术开发，解决了薄覆层双金属复合钢管在复合过程中容易出现的内覆层失稳、鼓泡、未焊合等问题，从而获得高质量、低成本、冶金结合的双金属复合钢管。其主要优点是：兼备不锈钢的耐蚀性和碳素钢的力学性能；由于覆层不锈钢很薄，大大降低了材料成本；与金属涂、渗层等表面改性产品比较，避免了在涂、渗和使用过程中容易产生针孔、裂纹等缺陷，从而提高了其防腐蚀的可靠性；与衬塑、涂塑等钢管比较，热传导性能好，使用温度高，可实施金属焊接连接；由于基、覆层是冶金结合，因此可以进行冷热加工制造弯头、三通等复合管备件，在高温下使用也不会出现内覆层鼓泡、失稳等问题。经在炼油厂3年工业应用考核，其使用效果非常优异。用于给水工程避免了饮用水的二次污染。该项目荣获2005年北京市科学技术奖三等奖。