温度对L450管线钢最小阴极保护电位的影响

通过动电位极化以及恒电位极化试验,采用失重法、阳极Tafel直线段反推法等技术手段,针对温度对最小阴极保护电位的影响,探究了不同温度条件下模拟土壤溶液中埋地管道L450的最小阴极保护电位,以期阴极保护系统达到最佳的保护状态,避免因阴极保护不足而造成管道腐蚀穿孔的现象,从而科学有效地提升管道腐蚀防护的适用性和正确性。结果表明:对于运行温度≤40℃的管线,最小阴极保护电位应为E P≤-850 mV(vs CSE,下同);对于运行温度40~60℃的管线,最小阴极保护电位应为-850 mV≤E P≤-950 mV;对于运行温度60~80℃的管线,最小阴极保护电位应为-950 mV≤E P≤-1000 mV;对于运行温度>80℃的管线,E P≤-1000 m V。

Φ508mm×9.5mm L450MB钢级ERW管线管的试制

焊缝冲击功低且不稳定是ERW管线管生产的一大技术难点。针对高钢级L450MB焊管存在焊缝冲击功不稳定的情况,宝山钢铁股份有限公司宝钢分公司钢管厂采取降低焊接速度、调整热处理工艺的技术方案,试制出焊缝冲击韧性符合标准要求的L450MB钢级ERW管线管。

改善L450M管线钢低温韧性的研究

为了改善L450M管线钢的低温韧性,研究了不同冷却工艺对管线钢低温冲击功和落锤撕裂试验韧性剪切面积的影响。结果表明,当管线钢轧后初始冷却速率较小时,容易形成多边形铁素体和珠光体/贝氏体条状组织,冲击时裂纹易形成于组织差异较大的晶界上,裂纹沿着平行于轧制面的晶界快速扩展,降低管线钢的低温韧性。在落锤撕裂试验中,管线钢厚度中心位置出现的解理断裂和解理脆性分层现象与中心位置晶粒粗大、分布于铁素体晶界上的扁平细长条状珠光体以及差的珠光体/贝氏体条状组织等因素有关。通过冷却方式和冷却温度的控制,L450M管线钢最终得到了良好的低温韧性。

轧制工艺对L450M管线钢组织和性能的影响

通过对压缩比、压下率和轧制温度的控制,使L450M管线钢(/%:0.06C,1.52Mn,0.19Si,0.017Ti,0.048Nb,0.028Als)获得了良好的强韧性。结果表明,200 mm坯粗轧末3道次和精轧前3道次达到20%以上的大压下率,可以使12 mm钢板在随后的冷却过程中形成细小的微米级晶粒。晶粒尺寸基本达到了10μm以下,部分晶粒可以细化至2μm以下。采用3.5倍左右的精轧压缩比,930-950℃的精轧开轧温度,810~830℃的精轧终轧温度,管线钢的屈服强度达到500 MPa以上,同时-15℃横向冲击功可以达到300 J以上。通过适当提高粗轧温度至≥1040℃,降低精轧压缩比至≤3.8和提高精轧终轧温度至≥800℃等可以有效地降低钢材的屈强比。

超临界CO_(2)输送用L450M钢级HFW焊管开发

[目的]随着“双碳”目标的推进,超临界CO_(2)输送管道用钢朝着更高钢级方向发展。[方法]采用低C、中Mn、微Ni合金化设计、高洁净化炼钢及大吨位压下轧制技术,开发出微观组织以细小扁平的多边形铁素体+铁素体+少量珠光体为主的L450M钢级(X65钢级)超临界CO_(2)输送管用热轧卷板。针对设计压力16 MPa的超临界输送用OD219.1 mm×10 mm(管径×壁厚)高频焊接(High Frequency Welding, HFW)焊管,为保证该HFW焊管运行时具有抗起裂与抗断裂扩展能力,经过计算,要求-45℃下母材夏比冲击吸收能量单值不小于88 J、均值不小于117 J,-45℃下焊缝、热影响区夏比冲击吸收能量单值不小于42 J、均值不小于56 J。[结果]经成型、焊接及热处理工艺研究,在成型挤压量5.25 mm,焊接速度17 m/min,焊缝热处理温度930℃工艺下,开发出低温性能优异的L450M钢级超临界CO_(2)输送用HFW焊管。经第三方检测,该焊管性能完全符合API Spec 5L《管线钢管》(46版)标准与低温韧性要求,经压扁试验压至贴合,母材与焊缝均未出现任何裂纹,表明母材与焊缝具有很强的塑性,焊缝质量优异。母材屈服强度534 MPa,母材、焊缝的抗拉强度基本一致,分别为619 MPa、620 MPa,均达到不低于535 MPa的标准要求,强度裕量大。母材、焊缝及热影响区的硬度均不高于220 HV10且分布均匀。-45℃下焊缝冲击吸收能量为177~401 J、热影响区冲击吸收能量为200~415 J、母材冲击吸收能量为248~416 J,且母材、焊缝、热影响区的韧脆转变温度均低于-60℃。[结论]该HFW焊管低温韧性优异,抗低温延性止裂能力高,且承受最大内压与外压能力分别达到62.29 MPa、38.9 MPa,完全满足超临界CO_(2)输送用HFW焊管的运行需求。

L450M管线钢管母材开裂原因及预防措施

为了研究L450M管线钢制管过程中机械扩径后母材开裂的原因,通过对断口进行宏观观察、微观分析以及钢板探伤,分析了管体机械扩径后母材开裂情况。结果显示,管体机械扩径后母材开裂部位以铁素体组织为主,含极少量的C元素,且并无其他元素成分。经分析,确定管体开裂是由于在连铸时冷钢掉入结晶器内未完全熔化、包裹在板坯内,经轧制而形成缺陷,最终导致管体开裂。

管线钢在酸性环境中的腐蚀行为

选用地面集输常用管线钢L245N和L450,通过浸泡腐蚀和慢应变速率试验,研究了其在不同试验条件下的腐蚀速率和应力腐蚀敏感性,分析了腐蚀机理和影响因素。结果表明,高P_(CO_(2))/P_(H_(2)S)、中等Cl^(-)含量(7.4%)、60℃条件下,两种管线钢的腐蚀速率大,应力腐蚀敏感性高。

基于压痕载荷的幂硬化金属材料力学性能确定方法

建立球形压痕试验三维有限元模型,通过单一变量法模拟了压痕载荷与不同材料力学性能参数(弹性模量90~210 GPa、屈服强度180~300 MPa、应变硬化指数0.1~0.3)的关系;在125组力学性能参数组合下进行球形压痕试验有限元模拟,得到基于压痕载荷的材料力学性能参数计算公式并进行了试验验证。结果表明:压痕载荷与弹性模量和屈服强度存在对数线性关系,其对数与应变硬化指数之间同样存在线性关系;将球形压痕试验测定得到的L450管线钢的压痕载荷代入材料力学性能参数计算公式,得到的弹性模量、屈服强度和应变硬化指数与拉伸试验结果的相对误差分别为-2.347%,-1.915%,-2.740%,说明基于压痕载荷的材料力学参数计算方法可以满足工程需要。

苏里格气田集输管道管材的耐蚀性评价

为了更好地了解苏里格气田集输管道所用管材在微含H2S、低含CO2和湿气输送工艺条件下的耐蚀性,对常用的20#、L360、L450钢进行了化学成分测试、腐蚀速率测定和抗H2S腐蚀性能评价。试验结果表明,三种试验钢材的化学成分均符合相关标准要求;在苏里格气田地下水环境下,三种钢材腐蚀等级为中、低级,耐蚀性能为L450>L360>20#,基本满足苏里格气田实际工况下的耐蚀要求;L450管道钢具有良好的抗HIC性能和较好的抗SSC性能,完全满足苏里格气田微含硫腐蚀条件下的适用性要求。