X65管线钢对接接头的疲劳性能

试验表明 ,焊接结构的疲劳裂纹主要起源于接头焊趾处 ,因此合理地处理焊接接头焊趾可改善其疲劳性能。超声冲击处理是一种通过改变焊趾区几何形状、消除焊趾缺陷以及调整焊趾区残余应力场来改善焊接接头及结构疲劳强度的有效方法。利用自行研制的超声冲击装置对X6 5钢焊接对接管接头实施了处理 ,然后进行了焊态、超声冲击处理态及母材的疲劳对比试验。结果表明 ,X6 5钢焊接对接管接头焊态疲劳强度△σ(2× 10 6)为 2 19MPa ;母材的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 338MPa;超声冲击处理后接头的疲劳强度△σ(2× 10 6)为 30 2MPa。

X65管道焊缝断裂韧性统计分布的计算机分析

对X6 5管线钢环焊接头的断裂韧性δc 进行了试验测定 ,自行编制了确定接头断裂韧性δc概率统计分布的计算机分析程序。将试验数据输入计算程序 ,只需一次计算就可确定断裂韧性是否符合三种常用分布 (正态分布、对数正态分布、威布尔分布 )之一 ,该程序对快速、准确地确定材料力学性能的概率统计分布以及对结构进行可靠性分析具有重要应用价值。计算表明 ,X6 5管线钢环焊接头的断裂韧性δc 符合正态分布、对数正态分布和威布尔分布 ,但威布尔分布是描述管道焊缝金属断裂韧度指标δc

X65管线钢焊缝金属裂纹分析

X65管线钢在焊接过程中,内侧焊缝金属出现横向和纵向沿熔合线方向的裂纹,横向裂纹贯穿焊缝金属横截面。用扫描电镜分析断口,发现裂纹处的焊缝金属与母材有较严重的化学成分偏析,内侧焊缝金属的熔合线基本垂直于母材。分析结果表明:局部成分偏析、工艺参数不适宜是造成焊缝裂纹的主要原因。

CSP流程X65管线钢组织性能研究

在包钢CSP流程成功开发X60钢带的基础上,根据"包钢白云鄂博西矿山铁精矿矿浆管道和供水管道工程用钢"技术说明书、API5L标准,进行X65热轧钢带化学成分、显微组织、力学和工艺性能、氢致裂纹腐蚀(HIC)和应力腐蚀(SCC)性能的试验研究,成功开发出满足规范和用户需求的X65管线钢板。

Ca^2＋对X65钢腐蚀产物膜保护性能的影响

采用在腐蚀介质中添加Ca2+的方法,利用高温高压釜对X65钢进行了四组在不同Ca2+浓度下的腐蚀试验,测量了腐蚀速率。用扫描电镜(SEM)观察了腐蚀产物膜的微观形貌并统计了晶粒大小,对在不同Ca2+浓度下成膜的X65钢进行了电化学极化曲线和交流阻抗谱(EIS)分析。结果表明Ca2+可以吸附在基体表面,在成膜过程中加速了介质中反应物的反应速率,从而在阳极区形成阻碍Fe2+扩散的膜,使阳极极化、阳极电位升高,最终导致Ecorr升高,从而增加腐蚀产物膜的致密性。但Ca2+并没有使腐蚀机理发生变化。Ca2+浓度升高后,拟合电路中出现了Warburg阻抗,此时电化学反应主要受扩散控制。

X65管线钢管闪光对焊温度场数值模拟

为研究X65管线钢管闪光对焊闪光阶段的温度场分布,建立了管道闪光对焊的三维有限元模型,利用ANSYS软件考虑了闪光对焊过程中接触电阻、材料的热物性参数等,运用“生死”单元技术,对X65管道闪光对焊激发、稳定、加速三个闪光阶段的温度分布进行了模拟分析。通过红外测温成像仪记录了闪光端口的温度变化。对比发现：有限元模拟结果与试验结果吻合良好,验证了所建立的有限元模型的正确性,为X65管道闪光对焊带电顶锻热力耦合模拟做好了准备。

X65管线钢管成分与性能关系的分析研究

利用某钢管厂生产的不同批次三种成分体系X65管线钢管的检测数据,分析了钢管成分与性能的关系。结果表明,无论采用传统Mn-Mo-Nb系管线钢,还是Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,钢管的性能均能满足GB/T 9711—2017及API SPEC 5L等相关技术规范的要求。传统Mn-Mo-Nb系管线钢在低Mo、Nb条件下即可获得高的韧性;Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,管体及焊缝强度随w(Nb)增加而增加;然而,管体、热影响区及焊缝的韧性则随w(Nb)增加到0.050%~0.060%时获得较大的改善效果;Cr对韧性有一定改善作用,但作用不显著。

X65级薄壁直缝埋弧焊管焊接工艺试验研究

针对X65级9.5 mm薄壁JCOE钢管进行了内外焊三丝和双丝两种不同焊接工艺参数的试验研究,并对两种方案的焊接接头性能进行对比分析。结果表明,两种方案均能满足技术条件要求,内外焊双丝焊接工艺生产的钢管各项指标更优。选择该方案在工厂进行了批量生产,其焊缝拉伸性能均达到标准要求,且断裂位置均位于母材;母材、焊缝及热影响区的硬度均低于较低技术条件最大允许硬度265HV10的要求;焊缝组织为针状铁素体,焊接接头具有良好的韧性。

2205DSS/X65焊接复合钢管接头性能及微观组织

采用力学测试、金相分析、扫描电镜的方法,研究了2205双相不锈钢(2205DSS)和X65管线钢直缝焊接复合钢管焊接接头性能及微观组织。结果表明,保留复合层的2205DSS/X65直缝焊接复合钢管焊接接头抗拉强度比去除2205DSS复合层的焊接接头的抗拉强度高约40 MPa,但其热影响区的冲击吸收功低约50 J,二者的焊缝冲击韧性几乎相当。2205DSS与X65拉伸断口结合界面处韧性和承载能力较差,是容易发生失效的区域。在动态冲击载荷下,复合层焊缝和过渡层焊缝结合处容易产生裂纹;且由于合金元素扩散,靠近基体侧的扩散层焊缝易形成淬硬马氏体组织,导致焊缝的冲击韧性降低。

2205/X65冶金复合管材焊接工艺及焊缝组织性能研究

为了开发抗H_2S、 CO_2强腐蚀性介质输送用复合管材,采用TIG+MAG焊接工艺对Φ610 mm×(2+14) mm 2205/X65冶金复合管(复层不锈钢厚2 mm,基层管线钢厚14 mm)进行了以ER309作为过渡填充金属的熔焊连接试验。利用OM、 SEM分析了焊缝区组织特征和相比例,并测试了力学性能和腐蚀性能。结果显示,该工艺方案有效抑制了合金元素稀释,使得焊缝金属合金成分保持在合理水平,呈铁素体(α)+奥氏体(γ)双相组织特征,复层焊缝铁素体含量平均值为45.62%,过渡层焊缝铁素体含量平均值为39.98%,均满足35%～65%要求。试制复合管焊缝抗拉强度达690～715 MPa,正反弯曲(弯轴直径70 mm)180°拉伸面无裂纹,-10℃下低温冲击功值达98～118 J。复层焊缝在腐蚀环境(H_2S分压0.8 MPa, CO_2分压1.5 MPa, Cl-浓度≤15%)中腐蚀速率均值仅为0.000 875 mm/a,远小于项目指标要求的0.15 mm/a; HIC试验裂纹敏感率CSR、裂纹长度率CLR和裂纹厚度率CTR均为0,且对SSCC不敏感;晶间腐蚀试验显示复层焊缝具有优良的抗晶间腐蚀性能。研究结果表明,采用本研究工艺技术试制的大直径2205/X65冶金复合管各项性能优于相关标准要求,可作为含有H_2S、 CO_2等腐蚀介质输送管道选材。

X65钢级φ762mm×28.6/30.2mm海底直缝埋弧焊管

2009年我国南海深水天然气项目正式启动,该项目所需钢管为X65钢级φ762mm×28.6/30.2mm海底直缝埋弧焊管,设计压力23.9MPa,技术要求远高于陆上管线。巨龙钢管公司通过与钢厂开展联合技术攻关,先后解决了板材强度、韧性及焊接性等难题,开发出海底厚壁钢管成型、焊接、扩径、水压等工艺技术及工装模具,系统掌握了海底、厚壁钢管的制造工艺技术,按期完成3.15×104t海底管线用钢管的生产任务。研制钢管的力学性性能优良,母材、焊缝及熔合线位置的夏比冲击功平均值分别达450J、193J和290J,DWTT剪切面积平均达94%,同时具有极高的外观尺寸精度。该项目实现了我国深海高压油气输送钢管的国产化,为大壁厚、大应变、耐腐蚀等钢管以及超神海底管线用焊管的研制生产积累了经验。

X65钢管内壁堆焊镍基合金耐蚀层过程的数值仿真模拟

为了提高含硫管道的耐腐蚀性能,通过对ANSYS焊接温度场热源理论和边界条件进行研究,建立了堆焊过程的数学模型和物理模型,对X65钢管内壁堆焊625镍基合金温度场和应力场进行了动态模拟。模拟分析结果显示,焊接温度高达1 700℃,堆焊层和钢管界面形成了比较好的熔合;堆焊结构的径向和轴向残余应力均很小,钢管表面残余应力为压应力,最大残余压应力达202 MPa。研究结果表明,采用合理的焊接参数,在X65钢管内壁堆焊625镍基合金层,可保证堆焊结构的可靠性,提高管道的耐腐蚀性能。

RMD气体保护焊与自保药芯焊丝半自动焊接技术在长输管道施工中的应用

以建设阿联酋阿布扎比原油管道工程为例,介绍了RMD气体保护半自动根焊与自保护药芯焊丝半自动填充、盖面焊工艺的特点及其焊接工艺。为了适应该工程对大管径、厚壁X65钢级钢管的要求,利用先进的RMD根焊技术完成管道环缝根部焊接,利用熔敷效率高、全位置成形好和环境适应能力强的自保护药芯焊丝半自动工艺完成填充、盖面焊接。此工艺在焊接操作、焊接质量、焊接速度等方面都有无可比拟的优越性,因此在大直径长输管道施工中逐渐得到广泛应用。

包申格效应对X 65、X70、X80钢级螺旋埋弧焊管强度的影响

为了探寻螺旋埋弧焊管生产过程中产生的包申格效应对焊管强度的影响规律,分析了包申格效应产生的原因,并以X65、X70和X80钢卷板及其钢管为研究对象,分别在卷板和钢管上取样进行拉伸试验。试验和分析结果表明:钢管成型和试样加工过程中,钢板外层和内层的金属会向相反的方向发生两次塑性变形,这是螺旋焊管产生包申格效应的主要原因;不同取样形式与加工方法,包申格效应的表现也略有不同;受包申格效应影响,X65和X70钢管的屈强比较卷板有所下降,但X80钢管部分壁厚中反而有升高的趋势。包申格效应对不同材质、不同径厚比螺旋埋弧焊管拉伸性能的影响不同,制管厂在制定卷板技术条件时应充分考虑包申格效应的影响。

影响抗酸管线钢钢包自开率因素的分析和改进工艺实践

抗酸管线钢API X65（/％：≤0.045C,0.15～0.35Si,1.50～1.65 Mn,≤0.008P,≤0.001 2S,0.02～0.06Alt,0.45～0.65 Nb,0.01～0.025Ti）由脱硫铁水-100 t顶底复吹转炉-LF-RH-板坯CC流程冶炼.分析了引流砂质量（石墨含量0.22％～0.86％）,钢包钢水停留时间（＜180～ ＞270 min）,LF精炼温度（＜1620～1 690℃）出钢口垂直度,钢包上水口寿命（2～28次）对自开率影响.结果表明,引流砂中石墨含量低,钢包钢水停留时间长,LF精炼温度高,出钢口和钢流偏移,钢包上水口使用次数少,则钢包自开率低.通过稳定相关工艺因素,控制引流砂中石墨含量≥0.8％,LF钢水停留时间180～240m in,LF终点温度≤1640℃等工艺参数,使抗酸钢的钢包自开率由84.52％提高到97.47％.

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。

X65管线钢制管性能不合格原因分析

海底管线X65钢制管扩径后,冲击韧性急剧下降,强度上升,导致性能不合格。检查了制管工艺,并对焊接接头进行金相分析,结果表明:焊接过程中,焊接参数波动(电流波动幅度超过15%)增幅过大造成焊接区域中过热区晶粒显著粗化,以及扩径时焊缝没有放进扩径槽中是性能不合格的主要原因。通过稳定焊接工艺参数及正确的扩径,能够得到性能良好的焊管。