Development of the High Toughness Spirally Submerged Arc Welded Pipe Line

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Research & Development of Grade X70 LSAW Steel Pipes for West-East Gas Pipeline

In this article the research and development of X70 large diameter longitudinal seam submerged arc welded (LSAW) steel pipes for West East Gas Transportation Pipeline project (WEGTP) in China are introduced, including the key technique, fabrication of pipe production line, mass production and the latest progress of LSAW steel pipe technique.

油气输送焊管串列超声检测的技术要求与应用

首先介绍了串列超声检测的原理,然后简述了国家石油天然气管网集团及中国石油天然气股份有限公司的相关企业标准、壳牌标准、DNV GL标准关于SAWL(直缝埋弧焊管)、SAWH(螺旋埋弧焊管)、HFW(高频电阻焊管)的串列超声检测要求、串列超声检测参考反射体的制备方法及相关计算,最后探讨了串列超声检测探头布置和串列超声检测自动探报警后的复查方法。并明确,在超声波自动检测中引入串列超声检测,能有效保障焊管焊缝区域的全覆盖,有助于提高焊管产品质量。

相控阵超声技术在直缝埋弧焊管自动检测中的应用

采用相控阵超声技术对油气输送焊管的焊缝缺陷进行检测,介绍了检测系统的组成和检测原理,并开展了直缝埋弧焊管道的现场检测试验。试验结果表明,与常规脉冲回波超声技术相比,直缝埋弧焊管的相控阵超声自动检测系统具有检测精度高、检测效率高、缺陷检出率高、检测结果显示直观等优势,可以快速、高效地对直缝埋弧焊管焊缝进行检测,具有广阔的发展前景。

大直径螺旋埋弧焊管弯曲变形能力的模拟研究

通过有限元模拟研究了基于应变设计的大直径螺旋埋弧焊管的弯曲变形能力。钢管在弯曲载荷下的主要失效模式是管壁局部屈曲变形,通过数值分析得出弯矩、曲率和椭圆度的变化情况,并与外径1067 mm、D/t分别为67和119的两根钢管获得的试验数据进行比较,还分析了材料的实际性能、初始几何缺欠以及残余应力对螺旋埋弧焊管局部屈曲变形的影响。模拟计算得到的临界弯曲应变和曲率与实物试验结果均与现有的经验公式计算结果一致。

VistaWeld焊缝自动跟踪系统在螺旋焊管生产中的应用

传统的螺旋焊管焊缝自动跟踪装置精度低,灵敏度差,响应时间长,对操作人员操作技能要求高,已不能满足焊接工艺的要求。英国Meta公司的VistaWeld焊缝自动跟踪系统是以激光条纹为工作介质,当摄像头采集到激光条纹图像后,送入计算机进行图像处理,得出结果后由执行机构完成相应动作。该系统具有可靠性高、工作稳定、结构简单、安装维护方便等优点,从而使螺旋焊管的焊接质量有较大的提高。

某管线L415MB螺旋埋弧焊钢管屈曲失效分析

屈曲失效是长输油气管道的重要失效形式之一,本文研究了甘肃地区某天然气管线发生的局部屈曲失效,对其宏观形貌、几何尺寸和理化性能进行了检测分析。通过勘查和分析失效管段所处地形地貌,推测了可能造成该管线发生屈曲失效的载荷类型。采用有限元分析软件分别对管道承受平行于管轴方向和垂直于管轴方向载荷作用下的管段应力分布和变形进行了模拟和对比分析。结果表明:屈曲失效管段的理化性能符合相关标准要求,平行于管轴方向的压缩载荷是造成该管段发生局部屈曲失效的主要原因。另外,该管段屈曲褶皱区域在轴向压缩力作用下发生了局部壁厚变化和局部变形开裂。

螺旋埋弧焊管焊接接头导向弯曲不合格原因分析

为了研究螺旋埋弧焊管导向弯曲不合格的原因,统计并分析了不同规格的螺旋埋弧焊管导向弯曲试验样本。统计分析结果表明,采集样本中存在不合格的原因主要与焊趾处存在缺欠、焊缝形貌控制不良、焊接工艺出现异常因素相关。进而从焊接缺欠、热影响区性能、焊缝形貌等方面对导向弯曲不合格的原因进行了研究,发现导致此次采集样本导向弯曲试验不合格的主要诱因为焊趾处存在缺欠、热影响区过度软化及过渡角控制不佳,并提出了相应的改进建议。

螺旋埋弧焊管全管体扩径工艺与性能研究

随着管道建设对管材性能一致性要求的提高,以及全位置自动焊工艺对管材几何尺寸精度更高的要求,需要研究改进螺旋焊管制备工艺。开展了X80钢级Φ1219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管全管体扩径工艺试验,对比分析了扩径前后管体的几何尺寸、残余应力及力学性能变化。结果显示,随着扩径量的增加,管体尺寸精度大幅提高,在扩径率为0.75%时,管体不圆度降低了20%,周长一致性提高了71%,噘嘴量减少35.4%,管体切断后对应的两个管端直径差值在1 mm之内;扩径可以进一步降低管材成型焊接形成的整体内应力以及表面应力,使得螺旋埋弧焊管残余应力一定程度减小;扩径后管材强度和屈强比略有上升,韧性略有下降,管材强度的一致性大幅提高,管材相关性能指标优于设计及施工标准要求。结果表明,X80钢级Φ1219 mm×22 mm螺旋埋弧焊管扩径工艺技术是可行的。

螺旋埋弧焊管聚乙烯防腐材料消耗影响因素分析及控制

针对螺旋埋弧焊管3PE防腐生产中焊缝处聚乙烯厚度控制困难,从而造成聚乙烯材料消耗大的问题。从螺旋埋弧焊管3PE聚乙烯原料、焊缝形貌、涂敷工艺等方面开展了分析,总结出焊缝处聚乙烯消耗大的原因,并提出降低材耗的控制措施,为螺旋埋弧焊管生产企业降低管材的防腐成本提供参考。

强度匹配对X80螺旋埋弧焊管环焊接头宽板拉伸性能的影响

为了研究不同强度匹配下X80螺旋埋弧焊管环焊接头的拉伸性能,采用等强匹配根焊+高强匹配填充盖面焊和低强匹配根焊+等强匹配填充盖面焊的两种不同强度匹配组合进行了熔化极气体保护自动焊(GMAW),测试了环焊接头的拉伸性能和夏比冲击韧性,并采用宽板拉伸试验研究了环焊接头的拉伸性能和失效行为。结果表明,两种强度匹配下的X80钢管GMAW环焊缝接头均具有较好的形变能力,二者的平均总应变均大于4.0%;最大载荷下,两种强度匹配组合的环焊接头全截面抗拉强度略低于环焊接头小尺寸试样的抗拉强度,但等强+高强匹配的环焊接头具有更高的平均总应变、平均远端应变和裂纹口张开量,失效模式为管体母材发生颈缩失效,而低强+等强匹配组合的GMAW环焊接头失效模式为根焊热影响区发生开裂失效。试验表明,对于X80螺旋埋弧焊管环焊接头,可选用具有一定韧性的等强度焊接材料进行根焊,从而避免焊缝根部产生应变集中而失效。

矫平机在螺旋埋弧焊管机组的设计和应用

从某公司螺旋焊管生产线一次设备改造谈起,分析改造前机组在生产中遇到的问题,通过相关设计,在改造机组中增加一台矫平机,从而达到提高生产线的综合生产能力,增加机组作业率,提高焊管质量的目的。在此基础上,结合生产实际,讨论设备改造后对整个螺旋焊管生产线的实际影响,并总结如何选择矫平机和如何优化矫平机在螺旋焊管生产线的位置来满足不同规格钢管生产需要。

海上风机基础用S355NL直缝焊管双丝埋弧焊工艺设计

S355NL细晶粒结构钢以其优异的性能在海上风电、石油平台、焊接钢管等方面得到广泛应用。为进一步提高焊接钢管的生产效率,获得性能优良的海上风机基础用钢管焊接接头,开展S355NL直缝焊管的焊接工艺研究。采用双丝埋弧焊方式,选用低镍合金焊材,不仅能够细化焊缝组织晶粒,同时降低淬硬倾向,提高S355NL直缝焊管焊缝的低温冲击韧性。在焊接过程中采用多层多道焊接,控制热输入≤5.0 kJ/mm,减少熔合区和热影响区在高温区域停留时间,保证熔合线和热影响区冲击性能。试验结果表明,该工艺所制试板及成品焊管各项力学性能试验合格,能够满足-40℃夏比冲击试验要求。生产应用表明,该焊接工艺制定及焊材选配正确恰当,能够提高焊接生产效率。

焊接热输入对X80焊管焊缝组织与性能的影响

针对双面螺旋埋弧焊管所具有的先内焊后外焊的焊接顺序特点,以实际焊缝为研究对象,采用焊接热循环理论,利用焊接热模拟技术、现代材料力学性能检测技术和显微分析方法,对X80管线钢内焊缝在不同热输入下的韧性分布规律以及组织特征进行了研究。结果表明：当焊接线能量为17~35kJ/cm时,X80管线钢焊缝粗晶热影响区（WCGHAZ）可获得较好的韧性水平,其中线能量为20kJ/cm时,WCGHAZ可获得最佳韧性水平。当焊接线能量小于17kJ/cm和大于35kJ/cm时,X80管线钢WCGHAZ的韧性水平都有所下降。因此可将17~35kJ/cm的线能量作为X80管线钢外焊缝的推荐焊接工艺规范。

海洋石油平台制管焊接新工艺的开发与评价

针对海洋石油平台建造中传统制管焊接工艺存在的工序多、焊材用量大、噪声大、效率低等问题,设计开发出了大钝边无间隙埋弧焊焊接新工艺。该工艺采用埋弧焊方法,将焊接坡口改为大钝边无间隙X形坡口,取消了传统制管焊接工艺中的STT封底焊工序和碳弧气刨作业,从而减少了焊接工序,节约了焊材用量,显著地提高了焊接效率。试验评价结果表明,应用新工艺,焊缝尺寸满足工程要求,焊缝机械性能均符合相关标准要求。

螺旋缝埋弧焊管的水压和稳压试验及残余应力

对外径 660mm、壁厚 7 1mm国产内胀成形X60钢级螺旋缝埋弧焊管的未水压、水压后和稳压后 3种管段样品 ,用机械切割应力释放法进行了内外表面残余应力的测试。试验结果分析表明 ,油气输送管出厂前的水压试验以及油气管道施工完毕后的稳压试验均会使螺旋缝埋弧焊管内外表面总体残余应力分布趋于均匀 ,并且明显降低内表面残余应力 ,特别是对呈残余拉应力的焊缝区域作用更大。研究分析认为 ,把我国螺旋缝埋弧焊管水压试验压力从 0 9SMYS提高到1 0SMYS ,甚至接近焊管屈服强度 ,可消除或降低螺旋缝埋弧焊管有害的残余拉应力。

高钢级钢管和高压输送:我国油气输送管道的重大技术进步

近年来,我国管道企业和相关科研院所联合攻关,取得了一批关键技术成果,这些成果包括:研制了X70,X80钢级高性能管线钢及焊管、管件;突破国际上螺旋缝埋弧焊管的使用禁区,确立了具有中国特色的"大口径高压输送主干线螺旋埋弧焊管与直缝埋弧焊管联合使用"的技术路线;在国内首次研究了高压输气管道动态断裂与止裂问题,采用Battelle双曲线模型预测了西气东输和西气东输二线等管道延性断裂的止裂韧性;在国内首次研究了油气管道基于应变的设计方法,解决了该设计方法及抗大变形管线钢管在强震区和活动断层管段应用的技术难题;解决了高强度焊管的腐蚀控制和应变时效控制等技术。

国产X80管线钢的应变时效行为及预防措施

针对管线钢存在的应变时效问题,对国产X80管线钢及其直缝埋弧焊管管体进行了不同时效后的拉伸试验,对其应变时效行为及预防措施进行了研究。结果表明:当时效温度达到210℃时,存在1%预应变的X80管线钢和经水压、冷扩径后的直缝埋弧焊管均出现明显的应变时效,前者屈服强度和屈强比均上升6%,后者的分别上升9.5%和6.9%,且应力-应变曲线均出现明显的屈服平台;测定拉伸性能时要尽可能降低拉伸试样的温升,降低防腐前加热温度和缩短加热时间以及降低管线钢中的碳、氮含量,采用双相显微组织并在轧制工艺中用加速冷却后立即在线热处理等方法均是降低管线钢应变时效的有效措施。

应变时效对大口径X80管线钢拉伸性能的影响

将大口径X80管线钢试样拉伸至应变为0.5%~3.5%,卸载后分别进行室温及200,230,250℃时效处理,研究了拉伸预应变和时效温度对试验钢拉伸性能的影响;采用直缝埋弧焊在制管扩径率为0.5%~0.8%下对试验钢进行制管,研究了制管扩径率对试验钢拉伸性能的影响。结果表明:进行一定应变预拉伸+时效处理或制管扩径后,试验钢发生应变时效,其屈服强度增大,抗拉强度变化较小,屈强比增大;制管扩径率对屈服强度增量和屈强比增量的影响比拉伸预应变的更大;室温应变时效后,拉伸预应变是影响屈服强度和屈强比提高的主要因素;200~250℃应变时效对试验钢拉伸性能的影响比室温应变时效的大,200~250℃时效温度的变化对拉伸性能影响不大。

管线钢大电流双面高速埋弧焊接用焊丝研制

介绍了石油、天然气输送管线用埋弧焊丝的特征及高韧性焊丝成分设计原则。分别采用 92kg高频感应炉实验室冶炼 ,5 0 0kg中频感应炉半工业性冶炼和 30 0t顶吹氧气转炉工业化大生产冶炼 ,进行焊丝研制。对所研制的焊丝配合烧结焊剂SJ10 1,进行了无坡口双面埋弧焊试验 ,测试了焊缝成分、冲击韧度、金相组织、硬度和接头抗拉强度。用扫描电镜分析了冲击断口形貌及夹杂物组成 ,透射电镜分析了焊缝金属的微观结构 ,俄歇试验分析了B、Ti、N在焊缝中的分布。结果表明 ,B在原奥氏体晶界偏聚 ,可抑制先共析铁素体在晶界析出 ,弥散分布的细小夹杂物有助于针状铁素体的生成 ,配合降低S、P、气体元素和杂质含量 ,可使焊缝金属具有高的韧性。焊缝硬度在HV185～HV2 14之间 ,与母材平均硬度HV190为同一水平。