國產(chǎn)X80直縫埋弧焊接鋼管力學(xué)性能測試

采用熱軋卷板,經(jīng)過卷板開平和切斷、jcoe工藝制成直縫埋弧焊接鋼管,分別進行了成分、拉伸、沖擊、硬度、dwtt等理化性能試驗,無損檢測和外觀等質(zhì)量狀況檢測和評價,結(jié)果符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范dnv-os-f101(2000)和apispec5l(43版)的要求。

從生產(chǎn)檢驗工藝人員配置、設(shè)備自動化程度以及實物質(zhì)量狀況等方面列舉了國外某先進制管企業(yè)直縫埋弧焊接鋼管的生產(chǎn)檢驗現(xiàn)狀,并與國內(nèi)先進制管企業(yè)進行對比。結(jié)果表明,我國現(xiàn)有鋼管生產(chǎn)檢驗水平與國際先進水平存在一定差距,主要表現(xiàn)在裝備水平、自動化程度、實物質(zhì)量穩(wěn)定性、生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制等方面。

模擬內(nèi)外防腐的溫度條件,研究了不同加熱溫度對x80級φ1219mm×18.4mm螺旋埋弧焊接鋼管拉伸性能的影響。試驗結(jié)果表明,模擬內(nèi)外防腐的時效試驗得到的屈服強度升高,而抗拉強度基本上無明顯變化。模擬試驗揭示了應(yīng)變時效的規(guī)律,對于防腐工藝的制定和執(zhí)行有借鑒意義。

通過對100組高鋼級大口徑鋼管及其鋼板的橫向拉伸性能測試,分析了jcoe工藝在制管過程中的包申格效應(yīng)。結(jié)果表明,利用jcoe工藝制成的高鋼級大口徑直縫埋弧焊接鋼管的屈服強度有下降趨勢,而抗拉強度呈上升趨勢,平均上升14mpa;屈強比和伸長率均呈現(xiàn)下降趨勢,平均下降0.02。

通過對同鋼級同壁厚鋼板和鋼管的橫向和縱向拉伸性能測試,分析了jcoe工藝在制管過程中的包申格效應(yīng)。結(jié)果顯示,利用jcoe工藝制成的直縫埋弧焊接鋼管,母材橫向屈服強度和橫向屈強比呈下降趨勢,而且鋼管口徑較大時,兩者下降都較明顯;母材縱向的屈服強度及其屈強比均有上升趨勢;鋼管母材橫向和縱向抗拉強度都呈上升趨勢。

研究了國產(chǎn)x100鋼級φ1016mm×15.3mm螺旋縫埋弧焊管采用不同的試樣類型以及在線模擬防腐加熱試驗對鋼管拉伸性能的影響。試驗發(fā)現(xiàn),x100鋼級板狀試樣與圓棒試樣拉伸性能的差異沒有明顯的規(guī)律性,在線的涂敷加熱試驗溫度對此種焊管拉伸性能的影響比較有限。

采用卷板制造直縫埋弧焊接鋼管,在國內(nèi)甚至世界上尚屬首次。針對卷板制造直縫埋弧焊接鋼管時面臨開平后成板率低,鋼卷頭、中、尾性能差異,板邊沒有經(jīng)過縱剪易存在缺陷,在鋼廠無法進行ut分層探傷以及包申格效應(yīng)變化趨勢未知等技術(shù)難題,中國海洋石油有限公司番禺/惠州項目部組織鋼廠和鋼管廠分別進行了兩次試制和小批量試生產(chǎn),經(jīng)結(jié)果分析和工藝調(diào)整,順利解決了上述技術(shù)問題。評價結(jié)果表明,由卷板制造的直縫埋弧焊接鋼管完全符合番禺/惠州天然氣開發(fā)項目直縫埋弧焊接鋼管技術(shù)條件spc-sp-pl-2003和相關(guān)技術(shù)規(guī)范dnv-os-f101(2000)。

介紹了國內(nèi)某鋼管公司φ914mm×15.9mm和φ1219mm×22mm、x80鋼級直縫埋弧焊鋼管的試制過程,簡述了其優(yōu)化成型和焊接工藝,對不同廠家的鋼板和試制鋼管的理化性能進行了對比分析,并就所試制的x80級鋼管和歐洲鋼管公司同類產(chǎn)品實物質(zhì)量進行了對比。結(jié)果表明:試制的兩種規(guī)格x80級鋼管完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求,可進行批量生產(chǎn)。

根據(jù)西氣東輸冀寧聯(lián)絡(luò)線天然氣管線工程的需要,巨龍鋼管有限公司對x80鋼級直縫埋弧焊接鋼管(φ1016mm×18.4mm)進行了試制。詳細介紹了此種焊管的試制過程和檢驗結(jié)果。檢驗結(jié)果表明,研制開發(fā)的x80鋼級直縫埋弧焊管各項技術(shù)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

詳細介紹了沙市鋼管廠x80級直縫埋弧焊鋼管開發(fā)的情況。一系列試制檢測數(shù)據(jù)表明,試制開發(fā)的x80級直縫埋弧焊鋼管各項技術(shù)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

采用h08mnmoa焊絲埋弧焊焊接x80管線鋼.利用掃描電鏡分析焊接接頭微觀組織;采用動電位極化和電化學(xué)阻抗法研究了x80管線鋼其焊接接頭在0.5mol/lnahco3+0.02mol/lnacl溶液中的腐蝕行為.結(jié)果表明,在0.5mol/lnahco3+0.02mol/lnacl溶液中,由于顯微組織上的差異,x80鋼母材的耐點蝕性能最好;焊縫在短時間內(nèi)的耐點蝕性能基本與母材處于同一水平,但長時間浸泡后的耐點蝕性能卻比母材要差;熱影響區(qū)的耐點蝕性能最差,且相對于母材和焊縫的差值較大.

對x80鋼級φ1219mm×18.4mm螺旋縫埋弧焊接鋼管在板卷的開卷檢驗、矯平后、成型后以及靜水壓試驗等各個階段的拉伸、沖擊韌性及落錘撕裂等性能的不同以及截取試樣時樣坯的大小對拉伸性能的影響進行了試驗研究,通過試驗發(fā)現(xiàn)在不同的階段取樣所得的數(shù)據(jù)有一定差異,并呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。板卷開卷檢驗和拆卷矯平后的性能基本一致,經(jīng)過成型過程后其屈服強度下降,經(jīng)過靜水壓試驗過程后屈服強度則有一定上升,而抗拉強度則基本上無明顯變化。使用氧氣在鋼管上截取試樣時的高溫對試樣的拉伸性能有不可忽略的影響,使用較大的樣坯可明顯減小其影響。

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通過化學(xué)成分、微觀組織、斷口形貌分析等方法對某管線建設(shè)中x80螺旋埋弧焊管環(huán)焊接頭裂紋產(chǎn)生的原因進行了研究。結(jié)果表明,裂紋出現(xiàn)于對接焊縫焊趾處,呈現(xiàn)沿晶+穿晶的開裂形貌,屬于焊接冷裂紋。焊接接頭氣孔、夾渣和焊接死口處拘束應(yīng)力過高是裂紋產(chǎn)生的主要原因,焊接工藝不當(dāng)是裂紋產(chǎn)生的直接誘因,焊接前對管徑周向全尺寸進行預(yù)熱是防止該裂紋產(chǎn)生的主要途徑。

依據(jù)英國bs7448斷裂韌性試驗標(biāo)準(zhǔn),對x80級海洋隔水管埋弧焊接頭進行了低溫ctod(裂紋尖端張開位移)試驗研究,測試了x80級533mm×25.4mm海洋隔水管對焊接頭在0℃下焊縫中心和熱影響區(qū)的ctod斷裂韌性。試驗結(jié)果表明:0℃下焊接熱影響區(qū)的ctod值大于焊縫中心,即焊接熱影響區(qū)的低溫斷裂韌性好于焊縫中心;0℃下對焊接頭焊縫中心和熱影響區(qū)的試樣中超過半數(shù)在啟裂時就發(fā)生失穩(wěn)斷裂,焊縫中心試樣失穩(wěn)斷裂的比例更大,失穩(wěn)現(xiàn)象與裂紋擴展方向上存在的脆性區(qū)域有關(guān),脆性區(qū)域越大失穩(wěn)現(xiàn)象越顯著。

采用鎢極氬弧焊打底、埋弧焊填充的焊接工藝,對2205雙相不銹鋼鋼管焊接接頭的金相組織及力學(xué)性能進行了試驗和分析。結(jié)果表明,選用適當(dāng)?shù)暮附z并控制熱輸入和層間溫度,2205雙相不銹鋼具有良好的可焊性,焊接所得焊接接頭金相組織為鐵素體+奧氏體雙相組織,其各項力學(xué)性能均符合要求。

根據(jù)x70管線鋼的焊接性及4絲埋弧焊的特點,確定了試驗步驟計劃,并按計劃進行試驗工作,試驗結(jié)果表明4絲埋弧焊適用于x70的焊接。

對x60鋼級ф323.9mm×7.1mm螺旋縫埋弧焊接鋼管在板卷的開卷前、成型后及靜水壓等各個階段的拉伸、沖擊韌性性能進行了試驗,通過試驗發(fā)現(xiàn)成型后屈服強度、抗拉強度降低約4%左右,水壓后屈服強度、抗拉強度均提高且高于原卷板強度值。

x80鋼屬于針狀鐵素體(貝氏體)超純凈、超低碳型管線鋼,碳含量在0.02~0.05%,硫含量不大于0.05%,由于含碳量較低,所以其淬硬傾向不大,但由于鋼材的強度級別較高,在焊接時具有一定應(yīng)力,因此,需要采取預(yù)熱處理。正確選取焊接材料等措施來防止冷裂紋的產(chǎn)生,并且采用高匹配進行焊接,使焊縫具有更高的韌性以防止缺陷。

2焊接鋼管生產(chǎn)

焊接鋼管按工藝區(qū)分主要有電阻焊（ｅｒｗ）、螺旋埋弧焊（ｓｓａｗ）和直縫埋弧焊 （ｌｓａｗ）三種工藝。這三種工藝生產(chǎn)的焊管，因其原料、成形工藝、口徑大小以及 質(zhì)量的不盡相同，在應(yīng)用領(lǐng)域里各有定位。但究其發(fā)展來看，φ２７３ｍｍ以上大口徑 焊管，近年來新增產(chǎn)能過于集中，已有和即將投產(chǎn)的ｊｃｏｅ（ｕｏｅ）機組８套，φ ５０８ｍｍ～φ６１０ｍｍｅｒｗ機組６套，均為引進的當(dāng)代先進技術(shù)裝備和工藝，其 生產(chǎn)能力初步統(tǒng)計已超過６００萬噸。對這些設(shè)備，鋼管生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的要 求及各自產(chǎn)品的特點，在發(fā)揮各自長處方面進行技術(shù)改造，不斷提高各自產(chǎn)品的技術(shù)含 量。 １．直縫電阻焊管（ｅｒｗ） 電阻焊管是我國最早生產(chǎn)、應(yīng)用范圍最廣、生產(chǎn)機組最多（２０００余家）、產(chǎn)量最高 （占焊管總產(chǎn)能的８０％左右）的鋼管品種，產(chǎn)品規(guī)格為φ２０ｍｍ一φ６１０ｍｍ， 在國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。其中φ２０ｍ

焊接鋼管敷設(shè) 1范圍 可用于新建和和改造工程中的照明、動力、電話、消防等系統(tǒng)的管路敷設(shè)(材質(zhì)為焊接鋼管)，可進行 明敷設(shè)、暗敷設(shè)，可敷設(shè)于墻體內(nèi)，也可敷設(shè)于吊頂內(nèi)。不適用于腐蝕性場所。 2引用標(biāo)準(zhǔn) 《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)gb50300-2001》 《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范gb50303-2002》 《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范gb50257-96》 《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范gb50045-95》 《建筑設(shè)計防火規(guī)范gbj16-87》 《建筑安裝分項工程施工工藝規(guī)程dbj01-26-96》 《建筑電氣通用圖集92dq》 3施工準(zhǔn)備 3.1材料準(zhǔn)備： 所用主材、附材已運至施工現(xiàn)場，規(guī)格、型號符合圖紙要求，數(shù)量滿足現(xiàn)場需要。材料要求如下： 3.1.1主材：鋼管具備有效的產(chǎn)品合格證，原材合格證，焊接鋼管要求壁厚均勻，管內(nèi)無毛刺