正高程差下边坡爆破对X70钢管振速的影响

为了探究正高程差边坡爆炸施工对邻近埋地管道振速的影响,基于商用有限元软件ANSYS/LS-DYNA采用数值模拟方法研究了炸药量相同(30 kg),正高程差不同(2.1、2.6、3.1、3.6、4.1、4.6和5.1 m)时,边坡爆破振动对既有X70管道振速的影响,并与平面地形结果作对比分析。研究表明:相较于平面地形,在水平距离不变的条件下,管道Y方向上会出现振速放大现象,且随着高程增大,振速加快衰减。管道振速放大系数随着高程差的增大呈现先增大后减小的趋势。当高程差为3.1 m时,管道迎爆面测点的振速放大系数最大,为1.998;当高程差为3.6 m时,管道背爆面测点的放大系数最大,为1.622。爆炸地震波在不同的介质界面发生折射和反射所形成的叠加效应以及在坡脚发生绕射,是产生高程放大效应的主要原因。

Nb含量对X70钢级直缝埋弧焊管组织及强韧性的影响

检测了Nb含量为0.046%和0.075%的X70直缝埋弧焊管的强韧性,分析了管体的微观组织。结果表明:随着Nb含量升高,管体的平均晶粒尺寸减小,组织由PF+B_(粒)转变为以B_(粒)为主;管体横向拉伸应力-应变曲线均为典型的“拱顶”型,拉伸性能均满足要求,但含量为0.075%Nb的管体的横向屈服强度和抗拉强度较高;Nb含量相同时,C含量越高,其屈服强度和抗拉强度越高;含量为0.075%Nb的钢管具有更好的低温冲击韧性,但含量为0.046%Nb的钢管的韧-脆转变曲线具有更高的上平台能。Nb含量较高、C含量较低的钢管的热影响区也具有更好的低温韧性。探讨了C、Nb元素的含量及组织类型、析出相和位错密度对X70管线钢强韧性的影响。

川气东送管道工程用国产X70钢级直缝埋弧焊管的性能分析

对川气东送管道工程用国产X70钢级Φ1016mm×21mm直缝埋弧焊管的化学成分、拉伸性能、冲击性能等进行统计分析,并将其与西气东输一线工程中进口的同类钢管进行对比。结果表明,国产X70钢级直缝埋弧焊管的强度、低温冲击韧性等力学性能优异,已达到进口的同类钢管水平。

两种组织类型的X70钢级管线钢的带状组织浅析(上)

根据抽检试验和工厂首批出证试验的结果,探讨和分析了铁素体+少珠光体型及针状铁素体型X70钢级管线钢带状组织的特点,带状组织形成与控轧及控冷工艺和钢的化学成分尤其是Mo的含量的关系,以及带状组织程度对钢管母材夏比冲击韧性、DWTT试验SA值、抗HIC性能的影响。

两种组织类型的X70钢级管线钢的带状组织浅析(下)

根据抽检试验和工厂首批出证试验的结果,探讨和分析了铁素体+少珠光体型及针状铁素体型X70钢级管线钢带状组织的特点,带状组织形成与控轧及控冷工艺和钢的化学成分尤其是Mo的含量的关系,以及带状组织程度对钢管母材夏比冲击韧性、DWTT试验SA值、抗HIC性能的影响。

X70钢螺旋焊缝冷弯管的质量评价

对1 219 mm的X70钢螺旋焊缝冷弯管的性能进行了试验研究。结果表明:冷弯管管端椭圆度变化比较明显,外弧处的壁厚减薄率较大。钢管弯制过程未对焊缝结构及性能产生明显的影响。相比弯管直管段,弯管外弧处母材的强度及硬度在时效处理后增大比较明显;弯管伸长率及冲击韧度略有减小。

西气东输工程用针状铁素体钢X70的试制

针对武汉钢铁股份有限公司热轧带钢厂的设备现状,进行了合理的化学成分设计,并采用控轧控冷工艺,成功地试制出针状铁素体X70级管线钢,并已应用于西气东输工程上。

X70级1016mm×17.5mm天然气管道环焊缝缺陷剖析

针对某天然气管道工程用X70级1 016 mm×17.5 mm焊管环焊缝焊接接头出现的缺陷,应用超声波检测和射线检测方法对缺陷进行了定位和定量检测,并通过金相分析、扫描电镜分析了缺陷中材料的性质。分析结果表明,此缺陷为第一次焊接过程中产生的焊渣在第二次补焊时未清理干净而产生的坡口未熔合。同时,分析了由于射线检测透照角度不同造成的射线底片影像异常现象。最后给出了焊接和无损检测过程中的一些合理化建议。

X70级管道环焊缝接头残余应力数值模拟

根据试验确定了X70级管线钢管环焊热源模型,并利用数值模拟软件Sysweld计算了焊接热循环过程,确定了焊接接头在焊接过程中温度和应力的变化过程及其分布,以及焊后残余应力的大小和分布。计算结果不仅可以预测焊后残余应力,还可以为优化焊接参数、改善焊接接头组织性能提供参考。

X70厚壁海底管线钢管研制

根据我国南海深海管线用钢管的技术要求,开发出了厚壁X70钢级φ765.2mm×31.8mm海底管线钢管。通过对钢管进行检测:钢管管体纵向和横向屈服强度≥550MPa,抗拉强度≥660MPa,屈强比最低达到0.81,焊缝抗拉强度达695MPa,均匀延伸率达到了7.6%,断后伸长率达到54%;在-20℃下管体冲击功平均值为340J,焊接接头冲击功平均值最低为168J;在0℃下管体CTOD特征值δm最高达到0.688mm,焊接接头最小为0.222mm,热影响区最小为0.280mm。钢管管体母材、热影响区、焊缝部位的抗氢致开裂、硫化物应力腐蚀及盐雾腐蚀性能良好。试验结果表明研制的X70钢管具有优良的强塑性、低温韧性、断裂韧性及耐腐蚀性能,适用于海洋服役环境的油气输送。

西气东输工程用大口径X70级螺旋埋弧焊钢管的力学性能研究

以大量生产检验数据,对西气东输管线的力学性能进行了综合研究,并对其受包申格效应的影响情况进行了分析。

X70管线钢拉伸行为的金属磁记忆检测

金属磁记忆检测对金属构件的早期失效和寿命评估具有重要意义。文中分析了磁记忆检测的原理及设备,通过对X70管线钢拉伸行为的磁记忆检测应用试验,总结了磁场和应力集中的变化规律,实现了对材料内部应力集中区的定位和分析。文中的研究结果,可以有效指导管道的磁记忆检测及安全评价。

V-Nb微合金化X70深海管线钢管的连续冷却相变行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机,测定了Φ406.4 mm×16.5 mm X70深海无缝管线钢管(/%:0.07C,0.70Si,0.80Mn,0.008P,0.002S,0.25Ni,0.25Cr,0.20Mo,0.10Cu,0.06V,0.03Nb,0.04Alt,0.0060N)的CCT曲线,并通过光学显微镜,扫描电子显微镜,HV硬度计分析了0.1~100℃/s的冷却速度下钢管的组织特征。结果表明,冷却速度为0.1~5℃/s时钢中组织主要为铁素体+珠光体,当冷却速度大于5℃/s时,钢中组织为贝氏体+铁素体;随冷却速度的提高,钢组织细化,硬度增加;当冷却速度为30~50℃/s时,可以获得适量的板条贝氏体组织,从而可保证管线钢有良好的力学性能。

X70埋弧焊钢管焊接接头热影响区冲击吸收能量波动分析

高钢级管线钢焊接接头热影响区冲击试验结果分散性较大,为了研究其冲击吸收能量波动的影响因素,对X70埋弧焊钢管焊接接头熔合线位置的冲击试验结果进行了分析。结果表明:X70埋弧焊钢管焊接接头热影响区熔合线位置冲击吸收能量较低,但在-10℃试验温度下,熔合线位置平均冲击吸收能量也达到了100J以上;X70埋弧焊钢管焊接接头热影响区熔合线冲击吸收能量的显著波动是由刻槽位置的偏差及裂纹扩展走向的不确定性引起的。

深海用36.5mm厚X70钢板及其大口径直缝埋弧焊管的开发

以低碳高锰铌镍钼系合金为基础进行成分优化设计,辅以两阶段控制轧制+热机械控制工艺,开发出厚36.5mm的X70钢板,测试了其显微组织和力学性能;采用该钢板试制了规格为1 016mm×36.5 mm的直缝埋弧焊管,测试了接头的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明:36.5mm厚X70钢板的显微组织主要由针状铁素体组成,其强度和低温韧性优异,屈强比不大于0.80;大口径直缝埋弧焊管接头的力学性能均符合DNV-OS-F101-2013的指标要求,管体(母材)屈强比不大于0.82,伸长率不小于60%,均匀延伸率不小于7.0%,钢管母材及焊接接头具有较好的低温韧性,同时也具有良好的抗氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂性能。

X70钢热煨弯管用母管采购验收技术问题探讨

X70钢热煨弯管用母管的性能指标是采购该母管的重要验收依据。从热煨弯管母管化学成分、制管工艺、焊接工艺及母管机械性能及尺寸等方面,探讨X70钢热煨弯管用母管采购验收时应考虑的技术问题。在热煨弯管用母管采购过程中要求:化学成分(含钒、钼、铬等合金元素)及碳当量控制合适;母管机械性能高于弯管要求的5%以上;母管管体的壁厚偏差处于上偏差;母管管体外径精度不超过3mm;焊接材料采用Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系焊丝。

爆炸载荷作用下焊缝区附近埋地X70钢管的动力响应分析

爆破地震效应对埋地管线的影响已成为工程爆破领域研究的热点。基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,以两种含Y型焊缝(坡口有2 mm余高焊缝和坡口无余高焊缝)的埋地X70钢管为例,数值模拟研究了TNT炸药量相同(4.473 kg)而炸高(60.0、85.0和110.0 cm)不同时,焊缝区附近埋地X70钢管的动力响应规律。研究表明:当炸高为60.0 cm时,焊缝有余高的管道受应力集中的影响较大,且先于焊缝无余高的管道进入屈服阶段;当炸高为60.0和85.0 cm时,焊缝有余高的管道整体抵抗变形的能力明显弱于焊缝无余高的管道。管土间的相互作用对X70管道背爆面有支撑作用,可有效地减小管道背爆面的位移。在相同条件下,焊缝有余高的X70管道抵抗振动的性能弱于焊缝无余高的管道,且与焊缝形式相比,炸高对含焊缝区的X70管道的最大振速起主要影响作用。

X70管线钢的硫化氢应力腐蚀损伤研究

从应力腐蚀损伤的角度出发,采用NACE TM0177—1996标准中的弯曲梁试验法,通过分析X70管线钢试样在饱和H2S溶液中经过不同程度的应力腐蚀所表现出来的冲击性能特性以及其断口的电境扫描,揭示了X70管线钢的应力腐蚀损伤过程就是材料由塑性向脆性转变的过程;在不同的腐蚀阶段,其腐蚀损伤速率是不同的;其硫化物应力腐蚀敏感性比16MnR的硫化物应力腐蚀敏感性低。

埋地X70钢管在不同缝隙距离下的腐蚀行为

埋地管道防腐蚀层的破损常导致缝隙腐蚀发生,目前已有的研究方法装置制作复杂,不适用于重复试验。为此,设计制造了一套剥离涂层下制造简单、且能较好地模拟埋地金属管道缝隙腐蚀环境的电化学腐蚀测试装置;通过2273电化学工作站,对腐蚀环境为胜利油田孤岛采油厂区域土壤、工作电极为X70钢的腐蚀体系,进行了阻抗谱、极化曲线测试。结果表明:剥离涂层外侧(D≤6 cm)的金属腐蚀程度随时间延长不断降低,随缝隙深度的增加而降低;而内侧(D≥9 cm)金属腐蚀程度随时间延长先降低后升高,随缝隙深度的增加而升高。

X70、X80螺旋埋弧钢管开发

针对国内外标准对X70、X80焊管的技术指标要求,分析了低合金、高强韧性X70、X80热轧卷板化学成分与焊接材料合金体系及组分研究确定方法;结合目前制约国产X70、X80螺旋钢管发展的残余应力技术瓶颈,通过不同制管生产过程中,不同工序下残余应力大小分布情况的比对,提出了螺旋埋弧焊管残余应力控制方法。通过印度瑞莱斯天然气管线工程及中俄东线管道项目工程批量生产证明:经采用研究开发的低合金高强韧性卷板及焊接材料,合理的残余应力控制方法所生产的X70、X80螺旋焊管产品强韧性及残余应力控制良好,各项性能技术指标均能满足技术条件要求,产品实物质量达到国内先进水平,填补国内外空白。