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1、X80管线钢1016X18.4mm 直缝埋弧焊管 研制开发,华北石油钢管厂 巨龙钢管有限公司,一、项目背景,石油天然气长输管道采用高钢级输送具有良好的经济效益。近年来国际上X80钢级钢管在天然气长输管线的应用不断增加。为缩小与国际管道发展的差距，填补国内X80管线钢管生产的空白，中油集团有关部门决定实施X80管线钢管应用工程，这在我国管道发展史上具有划时代的意义。为满足X80管线钢管应用工程对三、四类地区干线钢管和一、二类地区冷弯管用直缝埋弧焊管的需要，在巨龙钢管公司进行了X80钢级、101618.4直缝埋弧焊管的研发。,二、攻关目标,攻关目标是研究开发大口径、大壁厚、高强度、高韧性X80直缝
2、埋弧焊管的制造技术及工艺，如预弯、成型、连续预焊、多丝内外焊接、机械扩径、检测技术及焊管评价试验等，采用国产X80管线钢，研制出符合X80管线钢管应用工程要求的直缝埋弧焊钢管。填补国内在X80钢级直缝埋弧焊管生产技术方面的空白，赶超世界先进水平。同时进行一系列研究工作，如对钢板制管前后性能和几何尺寸的变化规律；通过连续预焊和四丝埋弧焊接技术的研究和试验，认识和掌握X80钢管的多丝埋弧焊规律；通过对试制钢管的水压爆破试验，检验钢管的实物水平，证实试制钢管的可靠性和安全性等。,三、主要技术指标,1.产品规格 钢级 X80 钢管直径 1016mm 钢管壁厚 18.4mm 钢管长度 812.2m 2.
3、产品标准 X80管线钢管应用工程直缝埋弧焊管技术条件 。,2.1化学成分,2.2拉伸性能,2.3 断裂韧性 2.3.1落锤撕裂 DWTT剪切面积最小百分数,2.3.2夏比冲击,2.4硬度 钢管管体、焊缝和热影响区最大允许硬度值为275HV10。,四、实施内容,概述：研发工作分三个阶段进行，第一阶段为试验研究阶段，鞍钢提供8张试验钢板，生产的钢管多数用于各项试验研究（成型及焊接试验研究1根、水压爆破1根、钢管评价1根、钢管冷弯试验以及供管道二公司及廊坊焊培中心做焊接试验等2根），剩余合格钢管3根。第二阶段为试生产，共投料鞍钢生产的3炉、28张钢板，进行了钢管首批检验及生产工艺评定试验，生产钢管各
4、项指标均合格；第三阶段进行济宁联络线X80 直缝埋弧焊钢管的正式生产。 1.钢板质量 1.1 第一阶段钢板质量 鞍钢2炉共8张钢板进行检验，钢板外观、几何尺寸和分层探伤均合格，由于首次试制，理化性能不太均匀。,1.2 第二阶段钢板质量 鞍钢3炉、28张钢板。理化性能取样3炉。钢板质量较第一批有了明显提高。钢板力学性能更加均匀，钢板韧性也有了很大提高，其中-60夏比冲击功在308J以上，剪切面积在98以上，落锤撕裂剪切面积在84以上。 2.焊接试验研究 2.1自动焊试验研究 自动焊研究采用混合气体保护预焊，四丝埋弧精焊的工艺，采用三种焊接参数方案和两种焊接材料方案交叉试验，研究焊材及线能量对焊接
5、接头的性能和焊缝成形的影响。,1)焊接接头外观形貌分析：,参数方案A 参数方案B 参数方案C,根据焊缝宏观形貌分析，方案A焊缝成形较好，内外焊缝余高在1.41.7mm之间，焊缝宽度2122mm，内外焊重合量及焊缝界面最窄点均较理想，焊缝表面过渡平缓，与母材平滑过渡；,焊缝宏观照片,2)焊接接头理化性能 两种方案试验结果均合格，焊材方案1冲击韧性稳定性相对较好。 2.1.2补焊试验研究 采用A、B两种型号管线钢电焊条，在试板及钢管上均进行了补焊对比试验。补焊试验研究结果表明，两种焊条的试验结果均符合要求。B焊条焊接的焊缝与用A焊条焊接的焊缝相比，焊缝强度相当，但焊缝夏比冲击功低，A焊条综合性能优
6、于B焊条。,2.2焊接工艺评定 在钢管上对选定的焊接工艺进行了自动焊焊接工艺评定试验和补焊工艺评定，试验结果均合格。 2.2.1自动焊工艺评定 在进行了大量试验研究的基础上，选定参数方案A和焊材方案1的四丝自动埋弧焊工艺进行本次X80管线钢管试制。 无损检测结果：合格 理化性能测试 1）拉伸、弯曲试验均合格。焊缝拉力在710MPa730MPa之间，断口位置均在母材。,2）夏比冲击：焊接接头夏比冲击值见下表,焊缝及热影响区冲击功均较高波动不大，结果较理想。 3）焊缝硬度/宏观 焊缝硬度最高值为259 HV10；焊缝中心线偏差为0.6mm,内外焊重合量为3.5mm。均符合标准要求。 4）其它检验项
7、目：均合格 该工艺可以用于生产，详见焊接工艺评定报告。,2.2.2补焊工艺评定 采用A焊条进行了补焊工艺评定 1）拉伸试验 焊缝抗拉强度为695MPa，断口位置为管体母材。 2）夏比冲击,3）硬度试验 最大硬度为229HV10。 4）焊缝弯曲试验： 弯芯直径6t，试验结果合格。 使用A型管线钢焊条进行补焊工艺评定，符合标准要求，该工艺可在X80管线钢管实际工程中应用。,3.成型工艺研究,成型工艺试验主要有两个目的：1）研究JCOE成型工艺过程中钢板经成型、扩径制成钢管后其力学性能的变化情况和规律；2）了解和研究钢管扩径前后几何尺寸变化规律。 为保证试验的准确性、可比性，钢板、管坯及钢管的试样取
8、自同一张钢板及其压制的管坯和钢管，试验取样位置基本相同，试验结果分析如下。 3.1钢板及钢管的力学性能对比分析 1）拉伸试验 鞍钢钢板经成型、扩径后，屈服强度平均上升34MPa，抗拉强度平均上升48MPa，屈强比平均上升0.01，延伸率平均下降-4.5，即强度上升，塑性下降。,2）冲击试验 扩径后钢管母材冲击功仅较钢板下降6.6J，部分试样钢管冲击功还高于钢板，分析原因主要为钢板冲击功为鞍钢提供数据，而鞍钢目前使用的夏比冲击试验机量程仅为300J，试验数值可能较真实结果偏低。 3）母材硬度 因加工硬化影响，钢板制管后硬度平均上升35 HV10。,3.2 X80钢管扩径后几何尺寸,由上表可看出，
9、X80钢管扩径后几何尺寸精度较高，均能满足标准要求。,4.钢管质量检测,2004年9月25日，用鞍钢第二次提供的3炉、28张钢板进行了钢管的首批生产检验及生产工艺评定试验等第二次试制，试验结果28根钢管均合格。 4.1首批检验 1）化学成分 取样4根钢管，化学成分分析结果均合格。 2）拉伸试验 四组试样拉伸试验结果均合格钢管性能均匀。,拉伸试验表,3）夏比冲击试验 （-20）,4） DWTT试验 DWTT试验取样4组，剪切面积范围为97100，平均99，均满足标准要求。 5）导向弯曲试验 弯曲角度180。结果全部合格。 6）焊缝热影响区熔合情况及硬度试验 内外焊缝熔透深度在2.83.9mm之间
10、，中心偏差0.41.0mm；焊缝硬度最大值为248HV10；试验结果均合格。 7）无损检查 进行焊缝全长超声波自动探伤、焊缝全长进行X射线工业电视检查及管端拍片，均合格。,8）外观质量及尺寸 首批钢管焊缝余高在1.9mm至2.1mm之间。错边量0.9mm。直度7mm。 9）补充静水压试验 抽取2炉各取1根钢管，进行规定最小屈服强度100%的静水压试验，试验后钢管几何尺寸符合技术条件的要求。 结论：巨龙钢管有限公司首批生产的X80钢级、101618.4mm直缝埋弧焊钢管的化学成分、力学性能、无损检查、外观质量及几何尺寸等均符合X80管线钢管应用工程直缝埋弧焊钢管技术条件及API SPEC 5L（
11、42版）的规定。,4.2生产工艺评定 4.2.1.化学成分 取样两炉共4根钢管，化学成分均符合标准要求。 4.2.2.力学性能试验 1）拉伸试验,2)导向弯曲试验 按要求进行导向弯曲试验, 结果均合格。,3)断裂韧性 a)DWTT试验,DWTT 韧脆转变温度曲线,由上图可看出，DWTT试验剪切面积为85时相应最低温度低于25，剪切面积为50时相应最低温度为-50。 b)夏比冲击试验 管体夏比冲击功-60时最小值为268J，剪切面积为90时相应最低温度低于50，-60时剪切面积最小值为87%。,4）金相分析,a)钢管管体的金相分析结果,钢板表层组织,钢板中心组织,b)钢管焊区显微组织,焊缝组织
12、250X,热区组织 500X,焊趾组织 500X,5）横截面韦氏硬度测试 钢管维氏硬度值最高为248HV10,小于标准要求275 HV10。 6）焊缝外观质量检查和几何尺寸测量结果 钢管焊道余高2.1mm。错边量0.3mm。直度偏差6mm。检验结果均合格。 7）抗HIC性能 CLR、CTR和CSR均为0，未发生氢鼓泡。详见HIC报告。 结论： 生产工艺评定试验，化学成分、力学性能、金相、硬度、无损检测及外观质量和几何尺寸等均符合X80管线钢管应用工程直缝埋弧焊钢管技术条件及API SPEC 5L（42版）要求，可以按照既定工艺生产。,4.3钢管工序检测 第二次试制上料28张，全部制成合格钢管，
13、钢板上料检查及钢管无损探伤、静水压试验、补充静水压试验和理化性能结果全部合格。 4.3.1钢管几何尺寸统计分析,成品钢管几何尺寸精度较高，各项指标均距标准要求有一定 余度，有利于现场对接施工。,4.3.2 钢管力学性能,从力学性能表可看出，钢管力学性能均合格，且性能均匀。,4.3.3剩磁检测,剩磁检测结果,钢管质量检测结果表明，28根钢管各项指标均合格，可应用于实际工程，巨龙钢管有限公司具备批量生产X80级大口径厚壁直缝埋弧焊管的能力。,5.静水压爆破试验,爆破口全貌照片,压力测试结果,6、国外同类产品性能对比,巨龙钢管与欧洲钢管性能指标对比表,钢管强度水平与欧洲钢管相当，延伸率及冲击韧性优于
14、欧洲钢管，管体及焊缝-20冲击功均比欧洲钢管0冲击功高。 已达到国际先进产品的实物性能指标。,五、结 语,巨龙钢管有限公司用鞍钢X80钢板制造的101618.4mm直缝埋弧焊钢管质量指标均符合X80管线钢管应用工程直缝埋弧焊管技术条件要求，钢管质量可靠，达到了国外同类先进产品的实物性能指标。 钢管试制过程比较顺利，质量控制稳定有效，表明巨龙钢管公司在试制中采用的工艺可行，现有的技术装备能力满足X80管线钢管应用工程直缝埋弧焊管批量生产的要求，具备了生产高标准X80钢级大口径直缝埋弧焊管的能力。 2005年2月，完成了我国首批X80 101618.4mm直缝埋弧焊钢管的正式生产，共生产钢管2.，质量全部符合工程技术标准要求，已于2005年月开始应用于济宁联络线工程。,汇报完毕，请各位专家批评指正 谢 谢 ！,
