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。

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。

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。

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。

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。

双金属衬里复合管内衬弹塑性失稳有限元分析

采用数值模拟的方法建立了含初始缺陷的受限衬管失稳力学模型,重点研究了受限衬管的临界失稳载荷和后屈曲构型之间的相互作用行为,并讨论了临界失稳载荷的缺陷敏感性,最后通过试验验证了仿真结果的计算精度。结果表明,相对于衬管半径1%幅度的内衬不圆度缺陷会使内衬的临界失稳载荷下降约65%;在相同的初始椭圆度缺陷δ_(0)前提下,随着内衬径厚比的增大,其临界失稳载荷不断减小;复合管内衬临界失稳载荷的有限元计算结果与试验结果的相对误差为1.82%。建立的平面应变有限元力学模型不仅可以准确求解出受限内衬的临界失稳载荷,还能够大量节约试验成本。

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。

离心铸造制备双金属复合管的选材设计

根据热平衡方程、凝固传热规律和内外层金属的物理性能,建立了双金属复合管内外层金属的熔点差与熔合层厚度比的关系模型。由关系式和关系曲线可知,熔点差△T与熔合层厚度比△d_(外)/d_(外)成正比,随着△d_(外)/d_(外)(0.02%-0.20%)的逐渐增大,△T的允许最大值也逐渐增大。在熔合层厚度比最大为0.20%的条件下,由关系式可得到组元金属的允许熔点差范围。

一种制备不锈钢内衬复合钢管的新工艺

介绍了一种制备不锈钢内衬复合钢管的新型工艺──ＳＨＳ－离心技术；讨论了所制备的复合管材的组织和不锈钢层的性能。这种不锈钢复合管的内外层可实现冶金结合，ＳＨＳ不锈钢抗腐蚀性能优于相应的常规不锈钢，该工艺具有节能、高效、设备简单等优点。

双金属管复合技术的研究进展(上)

介绍了国内外双金属管的发展现状,各种复合技术的生产工艺流程及其优缺点。重点从技术优势、创新性、应用种类等方面对离心工艺冶金熔合技术进行了详细的阐述,并对离心铸造复合管坯容易出现的缺陷进行了分析,提出了解决措施,对离心铸造冶金熔合技术的发展前景和研究趋势进行了展望。

离心铸造双金属管复合界面的研究

对于用离心铸造成型的双金属复合管,结合层质量是衡量产品综合性能的主要指标之一。本文探讨了高铬铸铁与35钢在离心铸造工艺下其界面复合机理,根据理论计算得到最佳温度区间并以此为判据,通过对温度场的数值模拟,获得内外层浇铸温度、铸型预热温度、涂料层等工艺参数对复合界面结合效果的影响,确定了最佳工艺参数,为实际生产双金属复合管提供参考。

L415QB/UNS S31603双金属复合管环焊缝失效原因分析

针对国内油气田较多应用的L415QB/UNS S31603双金属复合管环焊缝失效原因,采用金相显微镜、显微硬度计、扫描电镜和能谱仪对失效裂纹进行了形态、组织、成分分布和断口分析。研究发现,焊缝不同焊层间的组织差异,是焊缝开裂的组织因素;内衬与基管间贴合性能差造成的径向应力和焊缝横向应力,是焊缝开裂的力学因素。L415QB/UNS S31603复合管环焊缝焊接应采用ER309Mo L或E309Mo L填充材料,不应采用低合金E71T8-Ni1J焊材作为填充材料;焊接应选用较低热输入量的脉冲焊接工艺方法,以降低熔合比。

水平固定复合管双金属环焊缝焊接工艺和应用研究

双金属复合管和耐蚀合金预制内补口钢管以其优异的耐腐蚀性能和免补口特点在油田中得到了广泛应用,特别是耐蚀合金预制内补口钢管造价相对低廉,近年来在国内油田高腐蚀地面管道中得到了较大面积的推广,效果良好。由于双金属复合管内、外层金属在化学成分、微观组织、物理性能等方面的差异,常用的对接焊接工艺存在工序复杂、操作难度大、施工成本高、焊工技能要求严的难题,容易造成成分偏析、耐蚀合金成分稀释、内焊道成形不良、虚焊、碳迁移和热输入引起的熔合区组织变化等结果。从影响双金属焊缝质量的因素出发,以不锈钢复合管水平固定对接焊为研究对象,从坡口形式、组对方式、耐蚀合金打底焊层和双金属过渡焊层的焊接方法等方面进行实验研究,提出了复合管内封焊、U型坡口无间隙组对、熔池背部保护、无填充熔化焊打底和无填充熔化焊过渡等新的工艺方法,通过X射线探伤和焊接工艺评定,并结合微观组织分析,对焊接工艺进行了综合评价。

双金属管复合技术的研究进展(下)

介绍了国内外双金属管的发展现状,各种复合技术的生产工艺流程及其优缺点。重点从技术优势、创新性、应用种类等方面对离心工艺冶金熔合技术进行了详细的阐述,并对离心铸造复合管坯容易出现的缺陷进行了分析,提出了解决措施,对离心铸造冶金熔合技术的发展前景和研究趋势进行了展望。

双金属复合管热连轧有限元模拟及极限减壁量确定

对不同减壁量下奥氏体不锈钢和碳钢的壁厚变化规律进行了研究和分析,提出了临界减壁率理论,即总减壁率小于临界点时,外层碳钢的减壁率比内层不锈钢大。当总减壁率达到临界点以上时,不锈钢的减壁率比碳钢大。因此,为了保证企业要求的不锈钢厚度,必须控制总减壁率。通过6机架热连轧有限元模拟验证了这一理论,在有限元模型中,当总减壁率达到53.8%,减壁量达到极限减壁量10.5 mm时,不锈钢壁厚达到产品要求的最小允许值3 mm。此外,通过对现场轧制获得的双金属复合管尺寸进行测量分析,得到在减壁量为11 mm、总减壁率为46.8%时,不锈钢壁厚实测值为3.25 mm,比理论值大0.2 mm。

双金属复合管环焊缝H2S腐蚀疲劳性能试验研究

近年来,双金属复合海底管道在海洋石油开发领域中的应用越来越多,其环焊缝在酸性环境下抗疲劳性能的重要性愈加突出。文中对双金属复合管环向焊缝的腐蚀疲劳性能进行了试验研究。试样取自全尺寸X65/Inconel 625复合海底管道,试验分别在空气和NACE B酸性环境中进行,测试温度为(23±1)℃。对测试结果进行统计分析后,拟合出了Inconel 625焊缝的空气和酸性S-N疲劳曲线,并与DNV设计E曲线比较,得到了酸性环境下疲劳寿命"折减系数"。测试及对比结果表明,X65+Inconel 625双金属复合管环向焊缝具有良好的酸性腐蚀疲劳性能。文中的研究结果不仅验证了复合海底管道设计初期对H2S环境下疲劳寿命的假设,且能为后续复合海底管道腐蚀疲劳寿命的研究提供基本参数,为服役中的海底管道腐蚀疲劳问题的研究提供参考。

双金属复合管液压胀形过程的受力分析

为了分析双金属复合管在液压胀形和拉拔法生产过程中的受力和变形状况,从双金属复合管受力分析的角度,以平面应变假定和理想弹塑性为材料模型,对双金属复合管液压成形过程进行了简化分析,建立了成形过程简化模型和有关力学公式,并验证了试验结果。研究结果表明,未考虑材料加工硬化时,预测结果与试验结果走势一致,且是试验结果的下限;考虑材料加工硬化时,预测结果与试验结果良好符合,所建立的预测公式能给出较好的预测结果。

双金属复合管液压胀形机控制系统

双金属复合管由于其良好的性价比成为纯不锈钢管、铜管或其他耐腐蚀合金管的替代品。本文主要论述了其生产设备双金属复合管的液压胀形机控制系统架构。结合实际生产设备对其硬件系统中的各个网络构架、硬件设备中的主要元件组成、工艺流程形式进行了叙述。使用PID控制算法实现对油水平衡缸比例阀油压的精准控制,在密封高压水的同时保证了成品管质量。根据工艺实际情况利用PLC中的循环中断功能块,通过不同压力下采取不同的的压力给定,以步进的方法来控制增压缸,最终实现双金属复合管生产的高效精准。

液压成型双金属复合管复合参数的研究

介绍了双金属复合管的主要生产工艺。重点研究了液压成型双金属复合管的成型原理,给出了成型压力、衬管尺寸的计算公式。分析了影响衬管长度的主要因素,并通过实例分析了衬管的尺寸变化情况。分析认为:衬管复合后长度会缩短,衬管原始长度和径壁比是影响复合后最终长度的主要因素;衬管复合后长度的计算值与实测值基本相符,计算值比实际缩短量稍大。