管径1524 mm的X90螺旋埋弧焊管研发

采用高压力、大口径、高钢级管道进行长距离的天然气输送已成为管道工业的重要发展趋势。X90管线钢管的应用将提高管道输送量,减小钢管有效壁厚,降低管道建设成本。采用低C、高[Mn+Nb]、高[Mo+Cr]的合金化成分设计及纯净钢冶炼技术与控轧控冷技术,开发出以粒状贝氏体为主的壁厚20.3 mm的X90热轧卷板;通过焊接工艺试验研究,优化设计出壁厚20.3 mm的X90管线钢管的焊接工艺;通过制管成型参数的优化设计,实现了高强度、大口径螺旋埋弧焊管的低残余应力控制。测试结果表明:试制开发的管径1 524 mm、壁厚20.3 mm的X90螺旋埋弧焊管的各项性能指标均达到相关技术规范要求,为X90高强度大口径钢管在中国的建设应用做好技术储备。(图6,表11,参26)     

直缝埋弧焊钢管的成形方式及选择

直缝埋弧焊钢管由于性能优良,在未来的输送流体管道中将占有很大的比例,长输油气管道用直缝埋弧焊钢管将逐渐代替螺旋埋弧焊管.分析总结了直缝埋弧焊钢管常见的成形方式,以及各种成形方式的优缺点,就实际工程设计中如何选择直缝埋弧焊钢管提出了建议和意见.     

X80管线钢性能特征及技术挑战

针对X80管线钢研发与应用现状以及目前存在的问题,综述了影响X80管线钢性能的主要因素、研究进展以及发展X80钢管道面临的技术挑战。详细分析了X80管线钢的冶金特征与组织结构,概述了X80管线钢的焊接工艺、焊接冶金学特征及性能,总结了X80管线钢的机械性能和力学特征。具体讨论了X80管线钢在服役环境中的失效机制,包括腐蚀、氢致开裂、焊缝区失效、应变失效等,并以此为基础,探讨了发展X80钢管道需要克服的技术挑战,以保障油气安全、高效输送以及能源管道的可持续发展。(图1,表8,参86)     

X80埋地管道应力腐蚀开裂关键影响因素研究进展

随着中国高压力、大口径、长距离X80管线钢埋地管道建设的迅猛发展,应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking,SCC)风险开始严重威胁管道服役安全。针对土壤环境中X80管线钢SCC关键影响因素,首先分析了交流杂散电流对X80管线钢SCC行为的影响及其机制,提出交流电与弹性应力具有协同作用,可共同促进X80管线钢的阳极溶解,并破坏钢表面致密腐蚀产物膜的状态,从而加速腐蚀。其次,综述了土壤环境中硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,SRB)致管线钢SCC机理的研究现状,提出X80管线钢微生物致裂机理主要与细菌的生理活性、代谢产物、生物膜的形成有关。最后,提出了SRB作用下X80管线钢阴极保护电位选择的建议,同时建议将微生物因素纳入管线钢SCC评价体系。研究成果可为中国高强管线钢管道设计及安全服役提供理论基础。(图2,参46)     

管径1422mm的X80焊管断裂韧性指标

基于高压力、大口径、高钢级的中俄东线天然气管道断裂控制技术需求,研究了管径1 422 mm的X80焊管断裂韧性指标。为了防止焊管启裂,采用失效评估图技术,通过断裂力学分析,得出X80焊管的焊缝及热影响区夏比冲击功最小平均值为80 J;为了满足管道止裂要求,基于Battelle双曲线方法,并引入1.46倍系数修正,确定焊管母材的夏比冲击功最小平均值为245 J。通过对试制的管径1 422 mm的X80焊管进行冲击韧性测试和统计分析,结果表明其韧性水平整体较高,可以满足中俄东线天然气管道断裂韧性指标要求。     

管径1422mm的X80焊管断裂韧性指标北大核心

基于高压力、大口径、高钢级的中俄东线天然气管道断裂控制技术需求,研究了管径1 422 mm的X80焊管断裂韧性指标。为了防止焊管启裂,采用失效评估图技术,通过断裂力学分析,得出X80焊管的焊缝及热影响区夏比冲击功最小平均值为80 J;为了满足管道止裂要求,基于Battelle双曲线方法,并引入1.46倍系数修正,确定焊管母材的夏比冲击功最小平均值为245 J。通过对试制的管径1 422 mm的X80焊管进行冲击韧性测试和统计分析,结果表明其韧性水平整体较高,可以满足中俄东线天然气管道断裂韧性指标要求。     

我国管道工业当前发展中的一些重要课题

我国在加入WTO后 ,管道工业在发展中将面临几个需要解决的问题 ,即中外合资兴建油气管道、螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管的选用、我国当前长输管道的安全、国内三大石油集团的合作和国内管道设计与施工部门未来发展等问题。对这些问题进行了探讨 ,提出了解决这些问题的建议。     

一种可以防止碳钢管材氢致开裂的新型防腐涂料

随着"西气东输"等长输管道的规划建设，如何防止高压天然气管道的氢致裂纹(HIC)和硫化氢脆(SSC)是目前大家普遍关注的问题。国外大口径高压干线天然气管道一般采用抗HIC的合金管材，钢级达到X70、X80或X90，甚至开始研制X100或X120钢管，而我国的制管技术设备比较落后，还不能制造大口径、适合高压天然气管道使用的X70级合金钢管材。象"西气东输"这样的高压天然气管道，普遍的碳钢管材很难满足设计要求。国内已研制开发的热喷玻璃釉涂料就能很好地解决上述问题。该涂料采用新型无机玻璃物质复合材料，在高温条件下喷涂到钢管的内外表面上，形成玻璃与金属的复合防腐涂层。涂层表面光滑平整，耐蚀性、耐磨性优异，同时可以经受80～100kg/mm2的压力变化，是天然气管道理想的内外壁防腐和内减阻涂层材料。采用该涂料涂敷后的碳钢钢管静态实验中抗HIC性能良好，可大幅度降低天然气管道的工程造价。目前，热喷玻璃釉技术已进入工业化应用阶段。 钱成文提供     

中俄东线站场工艺管道用高钢级低温钢管韧性指标

中俄东线天然气管道是中国首条OD 1 422 mm大口径输气管道,途经东北严寒地区。基于此,对比分析国内外标准规范,明确了天然气管道站场工艺管道断裂控制设计原则、最低设计温度选定要求,包括:(1)站内工艺管道断裂控制,关键是要防止管道发生起裂,钢管应具有足够的断裂韧性。对于起裂后的断裂扩展控制和落锤撕裂试验(Drop Weight Tear Test,DWTT)指标,应视工程具体情况并结合国内低温钢管的生产水平综合确定。(2)最低设计温度应考虑正常运行操作、放空、节流以及停输保压等工况下金属壁温可能达到的最低温度,针对站场工艺管道用X70、X80钢管确定管道的最低设计温度等于最低环境温度。(3)针对油气输送管道站场地上工艺管道,建议最低环境温度取最低日平均温度。结合理论计算和钢管实物性能参数,提出了中俄管道站场工艺管道用X70、X80钢管的低温韧性指标,对今后类似工程有一定的借鉴意义。     

超高强度钢管在管道建设中的应用

一、前　　言　　为了预测X1 0 0级高强度钢管材的性能及其在管道建设上应用的前景 ,由BGTechnology,BPAmo co和ShellGlobalSolutions三家公司制订的工业性合作研究计划已经开始实施。这项研究计划包括了为说明该种材料的特性而开展的机械试验和金相试验 ,以及为评估其现场可焊性和焊接件性能而需要进行多种试验。作为对该项试验工作的补充 ,还将进行焊接缺陷/破坏允许限度的研究、X1 0 0级高强度钢管的成本—效益评价 ,以及承包商将其用于管道建设的发展前景的研究。二、超高强度钢管的应用前景　　对于大口径输油气管道而言 ,2 0世纪…     

X80钢管的焊接

基于天然气增长的需求，管道材料的研究正朝着高强度、高韧性以及优良的现场焊接性能等多方面发展。目前，高强度、长距离、大口径管道已成为输气管道的发展方向。从焊接方法、焊接材料等方面介绍了X80钢管的环缝焊接，并分析了X80管道钢的焊接性能。列举了国外一些X80管道建设的工程实例。     

X80管线钢管体缺陷极限承载能力

目前含体积型缺陷管道的剩余强度评价标准和方法主要是针对X70及以下低钢级管线钢,而针对X80及以上高钢级管线钢的验证性试验很少。基于此,对比了不同管线钢管体缺陷的极限载荷评估模型及适用范围,管线钢通过对不同类型、不同尺寸缺陷的X80管线钢管进行水压试验,对各种评估模型在X80管线钢管上的适用性进行评价。结果表明:长矩形缺陷的承载能力在各类缺陷中最低,而且不同缺陷预测模型的安全程度不同;对于矩形缺陷,DNV模型的预测结果与试验值偏差较小,ASME B31G Modified、RSTRENG及C-FER模型的计算结果偏于安全;对于沟槽缺陷,C-FER和PDAM模型偏于安全;对于凹坑+沟槽缺陷,PDAM模型偏于安全。     

国产X80直缝埋弧焊接钢管力学性能测试

对国产X80直缝埋弧焊接钢管(JCOE工艺)进行了拉伸、夏比冲击、显微硬度和落锤撕裂等力学性能测试,结果表明,该钢管的各项性能均符合API SPEC 5L(43版)的指标要求,说明我国已经具备了生产高强度高韧性X80直缝埋弧焊管的能力.     

高压力大口径输油气管道钢管壁厚的选择

对于油气长输管道系统,合理选用线路钢管,不仅对管输系统的安全运行至关重要,而且可以节省管道建设投资。描述了相关标准选择钢管壁厚的传统原则以及高等级地区钢管壁厚的选择原则。分析了在人烟稀少地区采用0.8的强度设计系数选取管道壁厚的可行性;鉴于厚壁钢管生产难度的限制,研究了在高等级地区降低输气管道壁厚的实用性问题以及材料可用厚度的断裂力学限定问题。通过对管道断裂力学的限定分析,结合工程实例计算验证,得出高压力大口径管道在选用不同钢级钢管时理论壁厚的参考值。     

高钢级大口径油气管道在役自动焊工艺

随着长输油气管道建设朝高压力、大口径、高钢级、大壁厚方向发展,油气管道在役焊接涉及的开孔三通、修复套筒等管件的壁厚也随之增大,采用手工电弧焊进行油气管道维修焊接效率低,且焊接质量难以保证,因此亟需实现油气管道在役焊接的机械化施工。从焊接工艺的选择、焊接试验过程、焊接材料选择、保护气体的影响以及焊接工艺评定试验等方面,开展了油气管道在役焊接自动焊工艺研究。通过自动焊技术在中国高钢级、大口径天然气管道B型套筒在役焊接中的现场工程应用,论证了在役焊接自动焊工艺的可行性。最后,提出了在役油气管道自动焊技术推广的建议。(图2,表1,参20)     

基于验证试验法的X80钢级大口径三通设计

为了更科学、准确地确定长输管道用X80钢级大口径三通的壁厚等设计参数,通过一系列X80三通的实物爆破试验开展验证试验法研究,采用三通塑性成型主支管壁厚减薄系数K值,建立了大口径三通壁厚设计计算公式,确定了系列X80钢级大口径三通壁厚等设计参数,形成了西气东输三线工程用X80三通技术条件.研究结果表明,推荐的X80大口径三通壁厚与采用面积补强方法确定的壁厚相比大幅减小,不仅节约了原材料成本,降低了产品生产难度,而且有利于进一步提高产品质量,为今后管道工程用大口径三通的设计和制造提供依据.     

外径1422 mm X80管道低温整体式绝缘接头设计与制造关键技术

为了满足能源战略的需要,在中俄东线天然气管道工程中采用大口径(外径1 422 mm)、高压力(12 MPa)、高钢级(X80)管道进行超大输量天然气输送。随着管径、输送压力、钢级、设计系数的不断提高及环境温度的降低,管道整体式绝缘接头的设计制造难点成为研究重点。为此,通过对外径1 422 mm X80管道整体式绝缘接头的研制、高寒地区整体式绝缘接头关键技术的研究及大型水压+弯矩试验装置建造等技术创新,填补了国内空白,形成了外径1 422 mm X80管道低温整体式绝缘接头设计与制造成套技术与装备,对中俄东线天然气管道工程建设具有重要意义。(图5,表3,参20)     

我国油气管道建设运行管理技术及发展展望

我国油气管道历史,最早可以追溯到公元前200多年秦汉时期,但近代中国的管道工业显著落后于工业发达国家。新中国成立后,一些大型油气田开发带动了管道工业发展,2011年,西气东输二线建成投产,标志着我国管道建设技术达到国际领先水平。近年来,我国在易凝高黏原油输送、高压输气管道断裂控制、管道工程建设、管道完整性管理及大型管网集中调控等方面进步显著。陆上油气管道已成为我国最为现实、可靠、重要的能源战略通道,安全高效是油气管道永恒的主题,管道建设运行管理面临诸多挑战,相关技术尚有很大的提升空间。为了发挥管道独特的安全、经济、环保优势,未来我国油气管道发展面临如下重大课题:重质原油输送、天然气高效输送、X90/X100高钢级钢管应用、机械化施工、管道安全防护、管网可靠性管理和管理信息化。     

中俄东线OD 1422 mm埋地管道的断裂控制设计

中俄东线天然气管道是中国首条大口径OD 1 422 mm输气管道,途经东北严寒地区,钢级为X80、设计压力为12 MPa,其断裂控制设计是难点。结合断裂失效模式,明确了该工程断裂失效的控制原则。根据中俄东线管输天然气组份、管道壁厚、流变应力、运行温度及管沟回填等参数,采用断裂力学理论及相关模型计算了钢管焊缝和热影响区的起裂韧性、钢管管体止裂韧性以及环焊缝的起裂韧性,制定了中俄管道的钢管和环焊缝韧性指标。对比工程推荐采用的指标,该断裂韧性推荐指标在符合计算需求量的基础上,均有一定的裕量,能够满足管道的断裂控制要求。同时为了确保管道吊装下沟时环焊缝安全,对管道的韧脆转变温度和下沟温度下限值提出了建议。     

保障中俄东线天然气管道长期安全运行的若干技术思考

针对中俄东线天然气管道的实际服役状况,分析了土壤运动(冻胀与解冻沉降)对管道结构完整性的影响以及基于管体结构-土壤弹簧模型在确定管-土交互作用方面的局限性,即非线性、大应变与多轴加载评估的保守性、土壤本构模拟与真实状况的偏离,建议发展新型多模块耦合集成技术确定土壤运动产生的机械效应。明确了X80高强管线钢在服役条件下发生应变时效及其导致管线钢(尤其是焊缝区)材料韧性和止裂能力的降低,建议使用时效活化能与等效时效时间模拟、评估管线钢在漫长服役过程中发生应变时效的敏感性,并建立相应的理论基础。此外,详细分析3种常见的管道缺陷(机械损伤、腐蚀缺陷、裂纹)对管道完整性影响的评估技术现状。针对高压、大口径、高强钢天然气管道(特别是焊接金属与热影响区)在地质不稳定地区的材料韧性、裂纹扩展以及止裂能力开展实验与评价技术,建立精确的多物理场协同作用下的管道缺陷评估模型,是当前的国际性技术难题,这些问题的解决将有力保障中俄东线天然气管道以及相关油气管道的长期安全运行。