X65MO小直径厚壁HFW海底输送管研制

针对大厚径比HFW海洋管制管过程中纵向屈强比上升的问题,研究了化学成分、冷却工艺对X65MO管线钢组织和性能的影响。结果表明,增加C元素含量或去除V元素有利于降低材料预拉伸后的纵向屈强比;试验材料在高温下卷取,其显微组织为铁素体+珠光体,轧态纵向拉伸曲线具有较长的屈服平台,预拉伸后具有最低的屈强比和最高的均匀延伸率;随着卷取温度降低,晶粒更加细小,贝氏体组织增加,预拉伸后的纵向屈强比上升幅度较大,而在相同卷取温度下,降低冷却速度有利于降低预拉伸后的纵向屈强比。根据研究结果制定了卷板工艺,试制了X65MO钢级Φ323.9 mm×14.3 mm HFW海管,管材横纵向屈强比等拉伸性能均满足规范要求。

HFW焊管管端射线探伤底片异常典型案例分析

介绍了HFW焊管管端射线检测的常见典型缺陷,分析X射线探伤缺陷的判定,不能仅依靠底片本身是否存在阴影、黑线等直接进行判定,须结合HFW焊管的生产工艺特点,结合钢管内、外表面状态判断是否存在符合产品标准但影响X射线底片的缺欠,如存在则需先做修磨处理后再做X射线探伤检测,以免影响探伤结果的评定。

HFW焊管制造技术高质量发展建议

介绍了国内HFW焊管制造技术的发展现状。指出在当前形势下,提高制造效能和高质量发展对产品拓展、提升竞争能力尤为重要。分析探讨HFW焊管制造在成型、焊接与控制、热处理及检测等核心技术方面的进步是促进高质量产品制造的有效途径。提出加强HFW焊管核心制造技术和控制与检测等技术的研发应用,将极力促进HFW焊管高质量发展和产品制造及竞争力的提高。

氢气输送用L360MH钢级HFW管材开发与抗氢脆性能研究

采用低碳低锰微合金化设计、高洁净炼钢和控轧控冷技术制备热轧卷板,通过高频焊(HFW)工艺和热处理技术制造出了抗氢脆性能优异的L360MH钢级HFW氢气输送管材。试验检测表明,在6.3 MPa氢气环境下,HFW管体和焊缝缺口试样均具有优异的抗氢脆性能,慢拉伸强度损失率分别为0.4%和4.2%,断面收缩率损失率分别为3.2%和1.2%,断裂韧性K_(IH)分别为236 MPa·m^(1/2)和210 MPa·m^(1/2),断口呈现韧性断裂;裂纹扩展速率差别不大,但相比氮气环境均快了10倍左右。将L360MH钢级Φ406.4 mm×10.8 mm HFW焊管充氢6.3 MPa,100天后检测其力学性能,其强度、韧性、塑性等各项指标优异,满足GB/T 9711—2023和ASME B31.12—2023要求。

HFW焊管超声探伤焊缝实时跟踪技术

HFW焊管在焊接成型过程中,可能会出现夹杂、裂纹和未熔合等缺陷。对焊缝进行自动超声波探伤可检测出这些缺陷,从而有效地控制HFW焊管的焊缝质量。但是对于长度为12~18 m的HFW焊管产品,由于钢管在轴向存在弯曲,使HFW焊管在超声探伤时会出现焊缝的偏转现象。为了使HFW焊管在自动超声探伤时探头保持在焊缝上,在研究焊缝实时跟踪技术的基础上,开发了适用于长度18 m以下HFW焊管的超声探伤焊缝实时跟踪系统。当探伤速度为1 m/s时,该系统能够及时发现焊缝偏转,并立即对探头架位置进行调整,使探头持续位于焊缝上,从而可使HFW焊管焊缝的所有部位被检测,有效地控制了HFW焊管焊缝的质量。

密相二氧化碳输送用HFW焊管全尺寸爆破试验研究

为确定小直径(<406 mm)HFW焊管止裂韧性,开展了X65钢级Φ323.9 mm×7.2/7.6 mm规格HFW焊管密相CO_(2)管道全尺寸爆破试验。试验结果表明,在裂纹高速扩展的情况下,所有试验钢管表现为典型的韧性剪切断裂特征;在94.47%CO_(2)+4.11%N_(2)+1.42%Ar气体组分及13.6 MPa压力、24℃条件下,由爆破试验确定的Φ323.9 mm×7.2 mm钢管的止裂韧性最高为147 J,采用ISO21913标准计算时的修正系数C_(cf)为1.073,采用BTC方法计算时的修正系数为2.01。

超临界二氧化碳输送用X65钢级HFW焊管组织和性能分析

针对CCS用超临界二氧化碳输送管道,开发了X65钢级HFW焊管超临界CO_(2)管,利用冲击试验、拉伸试验、金相分析、扫描电镜分析等手段,分析了其母材、焊缝及焊接热影响区的力学性能和显微组织。结果表明,开发的新型超临界CO_(2)用HFW焊管具有高韧性(-45℃冲击功≥200 J、韧脆转变温度<-60℃)的特点;X65钢级HFW焊管母材组织主要由准多边形铁素体(QF)、多边形铁素体(PF)和少量珠光体(P)组成,焊缝中心和热影响区组织主要由多边形铁素体、珠光体和少量的准多边形铁素体组成,与管体母材相比,焊缝中心组织中的珠光体含量增多,准多边形铁素体减少;综合冲击韧性结果和微观组织,此HFW焊管母材和焊缝具有良好的匹配性能,尤其是低温冲击韧性优异,可为超临界CO_(2)长距离输送管道的应用提供借鉴。

惰性气体保护HFW焊管焊接工艺的研究

为研究惰性气体保护对于HFW焊缝性能的影响,开展了L360M钢级Φ610 mm×14.3mm规格的HFW焊管的不同焊接工艺试验,对比分析了不加Ar气体保护和添加Ar气保护条件下,焊缝的力学性能、焊缝中氧化物的数量、大小和含量变化。结果显示,Ar气保护对焊缝的拉伸、冲击,压扁和硬度等力学性能变化不明显。添加Ar气保护时,焊缝中氧化物的平均长度由8.7μm降低到6.7μm,平均面积由35.1μm^(2)降低到21.5μm^(2),0~5μm的氧化物含量由80%提高到89%,氧化物的面积比由123.1μm^(2)/mm^(2)减小到88.1μm^(2)/mm^(2)。结果表明,增加Ar气保护的高频焊接工艺,可以明显减少焊缝中的氧化物尺寸和含量,但两种焊接工艺对焊缝的力学性能影响不明显,均符合制管标准的要求。

新型HFW焊管的耐腐蚀性能

目的 研究采用高频直缝焊接(HFW)制成新型含Cu焊管母材和焊接接头在硫酸盐还原菌(SRB)环境中的腐蚀行为,为含Cu焊管提供基础数据。方法 通过失重法获得含Cu钢母材、接头及对比材料L360在SRB中的腐蚀速率,采用光学电子显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)研究了含Cu钢的微观组织结构和析出相成分。通过扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜对腐蚀后的表面腐蚀形貌、细菌形貌和点蚀深度进行分析,利用EDS区域扫描和面扫描对腐蚀产物成分及元素分布状态进行分析。结果 新型含Cu钢金相组织为粒状贝氏体、多边形铁素体和少量的珠光体,透射电镜观察发现表面析出了大量弥散分布的ε-Cu相。在SRB环境中,含Cu钢母材、焊接接头和L360的腐蚀速率分别为0.007 1、0.0239、0.010 0 mm/a。通过腐蚀产物、细菌分布及形态的扫描电镜观察发现,在含Cu钢母材表面未发现结构完整的生物膜,腐蚀介质中的材料表面水解产生的Cu离子有效破坏腐蚀初期快速附着在金属表面的生物膜,从而形成“包状物”残留在金属表面,附近发现萎缩和组织液溢出的细菌,含Cu钢焊接接头焊缝区域生物膜结构完整,有大量细菌吸附且生物活性良好,微生物膜下产生腐蚀坑造成局部膜层破裂,点蚀严重。结论 在SRB环境中新型HFW焊管材料的平均腐蚀速率、点蚀密度和点蚀深度均低于L360,即Cu合金化处理金属表面析出ε-Cu相具有优良杀菌性能,从而减缓含Cu钢的腐蚀,经过HFW焊接后,接头焊缝区域点蚀敏感性增强,耐蚀性能下降。

HFW焊管内毛刺刮除状态实时监控技术

为了解决HFW焊管生产过程中内毛刺刮除不彻底、打刀、刮偏等不符合产品质量要求的问题,对产生内毛刺相关缺陷的原因进行了分析研究,设计了内毛刺实时监控系统。该系统可检测焊缝两侧±25 mm范围内的内毛刺刮除状态,通过监控界面可以直观地看到内毛刺的实时刮除状态,根据状态及时进行动态调整或停机调整。该内毛刺实时监控系统应用于生产线,内毛刺相关缺陷得到很好控制,HFW钢管质量与成材率都得到提升。

超临界二氧化碳输送用HFW焊管开发

采用低碳中锰微合金设计、洁净化炼钢和TMCP控轧控冷技术,设计出了低温性能优异的X60M钢级热轧卷板,卷板微观组织为细长扁平的多边形铁素体(PF)+少量珠光体(P);经过优化HFW钢管成型焊接工艺,开发出X60M钢级超临界二氧化碳输送用Φ323.9 mm×10 mm HFW钢管,并对其进行了低温冲击韧性、抗拉强度、硬度检测及压扁试验和静水压爆破试验。结果表明,该管材具有较高的强塑性和强韧性,其焊缝强度不低于管体;在-45℃条件下,该钢管焊缝冲击功为293~351 J,热影响区冲击功为219~315 J,管体冲击功为248~342 J,所有试样剪切面积100%。当试验温度降到-75℃,该钢管焊缝、热影响区及母材冲击功平均值均在204~350 J范围内,剪切面积为85%~100%,表现出优异的低温韧性。开发管材的以上性能完全满足超临界二氧化碳输送管道设计要求和安全输送服役要求。

HFW焊管焊缝点状缺陷产生原因及预防措施

某HFW焊管在机组生产过程中,超声波检测出钢管焊缝存在不规则分布的点状缺陷,通过对点状缺陷位置的焊缝形貌和金相组织观察,以及生产过程的工艺控制情况分析了点状缺陷产生的原因。结果显示,原材料钢板边缘的质量及其在成型过程中的状态是产生点状缺陷的主要原因;其次,生产过程中成型和焊接工艺参数匹配不合理也会造成不同程度的点状缺陷出现。为避免生产时产生点状缺陷,增加了对原材料和板边质量的预防性控制措施,优化了成型和焊接工艺参数,并结合焊接时毛刺的颜色和形状,以及在线超声波检测的波形特点,实时调整成型和焊接工艺参数的匹配。生产实践表明,通过采取上述控制措施,可以显著降低点状缺陷产生的概率,取得了良好效果。

宝钢HFW石油套管的研发现状和前景

重点对宝钢HFW石油套管的开发现状、已开发的HFW石油套管技术难点和工艺特点进行了阐述,并对宝钢今后HFW石油套管的研发前景进行了讨论。指出宝钢HFW石油套管的发展应突出炼钢+制管+管加工及质量一贯制的优势,实现差异化发展;扩展已开发产品的规格和产量,研发大直径厚壁K55、高抗挤以及耐蚀石油套管。

企业信息化管理网络在宝钢股份HFW焊管厂的应用

介绍了宝山钢铁股份有限公司HFW焊管厂配置的信息化管理网络系统,重点对其ERP和MES系统的架构及主要模块的功能进行了描述。6年的运行实践表明,信息化管理网络系统的应用在企业快速响应市场,迅速准确地采集、传递生产信息,有效利用资源等方面起到了十分积极的作用,能够促进企业不断提高生产、经营、管理、决策的效率和水平。

HFW焊管排辊成型焊接过程的有限元模拟

在HFW焊管的成型过程中,焊接质量直接影响着最后成品钢管的质量好坏,要得到质量好的钢管,消除因高频焊接产生的热应力是一项很重要的工序。故在生产前,利用ANSYS建立HFW焊管的焊接后热应力的三维有限元模型具有指导意义。利用ANSYS参数化语言APDL,建立HFW焊管的有限元模型,添加热源和边界条件,综合考虑焊管材料的热物性,并利用生死单元技术和循环语句实现热源的移动,从而获得HFW焊管在焊接过程中的温度场和应力场分布并对其进行分析,对应力场分析发现焊缝处的应力较小,而焊缝处过热区的应力较大。

Gleeble 3500热模拟HFW焊接工艺研究

采用Gleeble 3500实验机模拟了HFW焊接过程,研究了焊缝区金属挤出温度及其硬度和组织。结果表明:挤压形变量、挤压应力的波动变化主要与焊缝区金属挤出过程及焊后冷却过程中的相变有关;试验钢碳当量越高,焊缝区金属挤出开始温度就越高,终止温度就越低,不仅影响焊接质量,而且影响生产效率。

HFW焊缝结构参数对其冲击性能的影响

研究了X60钢级φ508mm×9.5mmHFW钢管焊缝的腰鼓形（热影响区）宽度（h）、熔合线宽度（f）、流线角（α）等结构参数对其冲击性能的影响,并对焊缝结构参数的主要影响因素进行了分析。结果表明：h、f、α与HFW焊缝冲击吸收功AKV间近似呈正态分布关系,较高或较低的h、f、α值所对应的AKV值也较小;;f与α间呈线性关系,较大的f值对应着较小的α值;;对于所取试样,其腰鼓形中心宽度hn值为管壁厚的1/5～1/3;;熔合线中心宽度fn为0.08～0.20mm;;α值在50°～70°之间时,可得到较好的韧性。

两种不同成分X70M管线钢在HFW焊管中的应用

介绍了两种不同成分X70M钢级管线钢(A钢和B钢)在HFW焊管上的应用,从化学成分、冲击韧性、DWTT性能、对接性能、焊管整体性能等方面分析了其在HFW制管过程中的性能变化情况。应用表明:A钢在制管后屈服强度和抗拉强度呈现较小的变化,质量稳定性明显;B钢在制管后屈服强度有明显下降,抗拉强度无明显变化,有相对经济的制造成本优势;A钢和B钢在强度、韧性和焊接性方面均满足HFW制管工艺的要求。

API 5L X65 HFW钢管在海上某油田的耐腐蚀性研究

针对海上某油田不同服役年份的腐蚀工况,利用动态高温高压釜及电化学工作站,对该油田使用的API 5L X65 HFW管道进行了耐腐蚀性研究,并筛选了适用的缓蚀剂。研究表明,API 5L X65 HFW钢管的焊缝与本体材质的耐腐蚀性无明显差异,结合使用优选的缓蚀剂,可以满足该油田生产的防腐需求。

J55钢级中直径厚壁HFW套管成型过程的有限元仿真

通过有限元仿真软件模拟出J55钢级中直径厚壁Φ508mm×16.13mm HFW套管的排辊成型过程,从成型结果和各部分的等效塑性应变两个方面研究了板带的变形情况,分析了排辊成型生产中直径厚壁HFW套管的可靠性。模拟结果显示,板带总体成型良好,各成型段的变形也满足生产需要,但板带端部在精成型后有部分变形不规则,存在变形盲区,在距端部100mm后变形盲区消失,变形截面很理想。