我国新能源输送用管材研究进展及发展趋势

管道作为能源输送的重要载体,是“双碳”战略相关新兴产业发展的基础物资保障,是实现能源大规模、长距离输送的重要方式。本研究聚焦于清洁天然气输送用大输量管道用钢管、氢能领域中的氢气输送用管和碳捕获、利用与封存技术领域中的CO_(2)输送用管的发展需求,研究分析了新能源用管材的应用现状、标准规范和研发应用情况,重点介绍了国内研发出的大输量天然气输送用管线钢管、高压长距离纯氢/掺氢管道输送用管线钢管及超临界CO_(2)长距离管道输送用管线钢管产品及主要性能,分别从超大输量天然气管道、输氢管道及超临界CO_(2)输送管道等三个方面分析了发展趋势和需求,提出我国新能源管材产业发展的建议。

氢气输送用L360MH钢级HFW管材开发与抗氢脆性能研究

采用低碳低锰微合金化设计、高洁净炼钢和控轧控冷技术制备热轧卷板,通过高频焊(HFW)工艺和热处理技术制造出了抗氢脆性能优异的L360MH钢级HFW氢气输送管材。试验检测表明,在6.3 MPa氢气环境下,HFW管体和焊缝缺口试样均具有优异的抗氢脆性能,慢拉伸强度损失率分别为0.4%和4.2%,断面收缩率损失率分别为3.2%和1.2%,断裂韧性K_(IH)分别为236 MPa·m^(1/2)和210 MPa·m^(1/2),断口呈现韧性断裂;裂纹扩展速率差别不大,但相比氮气环境均快了10倍左右。将L360MH钢级Φ406.4 mm×10.8 mm HFW焊管充氢6.3 MPa,100天后检测其力学性能,其强度、韧性、塑性等各项指标优异,满足GB/T 9711—2023和ASME B31.12—2023要求。

超临界二氧化碳输送用X65M直缝埋弧焊管开发

针对CCUS工程用大输量超临界二氧化碳输送管道工程,以低C中Mn为基础,添加Ni、Cr、Cu、Nb、Ti等复合微合金元素进行合金体系设计,并配合高洁净化炼钢和大吨位压下轧制技术,开发出了化学成分、力学性能稳定,低温韧性优异,具有良好成型、焊接性能的X65M钢级22 mm厚钢板。采用含有Ni-Mo-Ti微合金的焊丝,结合高碱度氟碱型烧结焊剂,开发出了超临界二氧化碳输送用X65M钢级Φ610 mm×22 mm JCOE直缝埋弧焊管。对该焊管进行理化性能检测,检测结果完全符合API SPEC5L(46版)标准要求,特别是-45℃下母材冲击功大于350 J,焊缝和HAZ各自平均冲击功都大于200 J,母材、焊缝和HAZ各自的韧脆转变温度FATT_(50%)均低于-75℃,母材DWTT的平均FATT_(85%)达到-38℃。外焊缝中大角度晶界占比68.9%,残余奥氏体组织约占2.5%,确保了焊缝的低温高韧性。试验结果表明,开发出的超临界二氧化碳输送用X65M钢级Φ610 mm×22 mm直缝埋弧焊管,低温断裂韧性已达到行业较高水平,完全满足超临界二氧化碳输送用管的安全服役需求。