N08825/L450MS复合管焊缝组织性能及抗腐蚀特性研究

为了解决油田严苛服役条件下管材的耐腐蚀问题,采用拉伸试验、夏比冲击试验、DWTT、弯曲试验、硬度测试、金相分析以及晶间腐蚀试验、HIC试验、SSCC试验等方法 ,对Φ610 mm×20.5(3+17.5)mm规格N08825/L450MS双金属复合管焊缝的力学性能、微观组织和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,试验焊缝的各项力学性能均满足相关标准要求;覆层焊缝中心区金相组织呈等轴状树枝晶形态,边缘呈柱状树枝晶形态,均为奥氏体+铁素体;复合管覆层母材和焊缝抗晶间腐蚀和点蚀性能优良,基层母材及焊缝对HIC和SSCC不敏感,可满足含有H2S和CO2等强腐蚀油气介质的集输要求。

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。

腐蚀介质下油气输送用N08825/L450MS冶金复合管的开发

针对含有腐蚀性介质的油气输送用石油管材,采用真空焊接+高温轧制的N08825/L450MS双金属冶金复合板,通过JCO钢管成型工艺及以ERNiCrMo-3为过渡填充金属的SAW+TIG焊接工艺,开发了Φ610 mm×(3+17.5)mm双金属冶金复合管。依据API SPEC 5LD—2015《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》和TTP-00000-MA-ETR-0004《UNS N08825合金内覆复合管技术规定》,对复合管管体和焊缝进行了性能检测。结果显示,管体屈服强度平均值508 MPa,抗拉强度634 MPa;-30℃冲击功平均值292 J,-15℃下DWTT的SA达到100%;剪切强度达到386 MPa;覆层焊缝晶间腐蚀平均腐蚀速率为0.710 mm/a,点蚀平均腐蚀速率为0.183 g/m2。研究结果表明,开发的N08825/L450MS双金属冶金复合管各项指标远优于标准要求,该管材具有较好的力学性能和耐蚀性能,可用于含H_2S、CO_2等强腐蚀介质的油气输送。

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。

L450M管线钢穿越段焊缝返修焊接工艺

济南-青岛输气管道二线工程管道主干线穿越黄河段管材采用φ813mm×20mm,L450M管线钢。本文依据管材的焊接性,确定了恰当的预热温度和焊接参数,对穿越段L450M管线钢返修工艺进行了工艺评定,试验结果各项指标均符合SY/T 4103-2006标准和工程设计文件的要求,取得了良好的试验效果。

低温L450M管线钢的开发和应用

针对中俄原油二期工程采用高压大口径输送,要求L450M管线钢板材产品具有良好的低温DWTT断裂韧性,鞍钢采用低碳、铌微合金化、无钼或低钼的针状铁素体组织合金设计,同时结合纯净钢冶炼连铸工艺、热装轧制工艺和热机械轧制工艺等关键技术,鞍钢在2150ASP机组、4300机组和5500机组等研制开发出12.5~25 mm厚规格低温L450M管线钢热轧卷板和热轧钢板。产品具有细小均匀的针状铁素体组织、钢质纯净,保证产品具有高强度、良好的低温韧性和良好焊接性能等,制成螺旋埋弧焊钢管和直缝埋弧焊钢管应用于中俄原油二期工程。

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。

控轧控冷工艺对L450M管线钢屈强比的影响

为了提高管线用钢的安全服役性能,使其获得良好的强韧性和较低的屈强比,采用现场小批量试制试验,研究了不同控轧控冷工艺对L450M管线钢组织性能的影响。结果表明:L450M管线钢采用粗轧开轧温度1010~1050℃,精轧开轧温度920~960℃,精轧终轧温度790~830℃,终冷温度550~580℃,屈服强度可达到475~513 MPa,抗拉强度565~583 MPa,伸长率32%~38%,屈强比0.82~0.88,-20℃横向冲击功188~285 J,满足API SPEC 5L-2018标准要求;适当提高精轧终轧温度、降低粗轧阶段变形量、减少精轧阶段轧制道次,有利于降低L450M管线钢的屈强比;适当降低冷速、提高终冷温度,使L450M管线钢显微组织中先共析铁素体比例增加,有利于降低屈强比。

外焊双丝焊在薄壁直缝埋弧焊管中的应用

为了进一步控制薄壁直缝埋弧焊管成产成本,针对L450M钢级、 11 mm壁厚JCOE钢管,在原有的外焊三丝焊工艺基础上,进行了外焊双丝焊工艺试验研究,并对两种方案的焊缝接头形貌及力学性能进行了对比。试验结果表明,外焊双丝焊工艺能更好地满足生产技术条件,同时外焊缝高度得到有效控制,形貌更好。采用外焊双丝焊工艺批量生产的焊管性能统计结果表明,焊接接头性能较外焊三丝焊有所提高,同时焊接缺陷率明显下降。建议从成本控制因素出发,薄壁直缝埋弧焊管批量生产首选外焊双丝工艺。