管线钢1016X18.4mm直缝埋弧焊管研制开发.ppt
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1、X80X80管线钢管线钢1016X18.4mm直缝埋弧焊管直缝埋弧焊管 研制开发研制开发华北石油钢管厂华北石油钢管厂巨龙钢管有限公司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。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。近年来国际上近年来国际上X80X80钢级钢管在天然气长输管线的应用不断增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,填补国内加。为缩小与国际管道发展的差距,填补国内X80X80管线钢管管线钢管生产的空白,中油集团有关部门决定实施生产的空白,中油集团有关部门决定实施X80X80管线钢管应用管线钢管应用工程,这在
2、我国管道发展史上具有划时代的意义。为满足工程,这在我国管道发展史上具有划时代的意义。为满足X80X80管线钢管应用工程对三、四类地区干线钢管和一、二类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X80X80钢级、钢级、101618.4101618.4直缝埋弧焊管的研发。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、高韧性攻关目标是研究开发大口径、大壁厚、高强度、高韧性X80X80直缝埋弧焊管的制造技术及工艺,如预弯、成型、连续预焊、直缝埋弧焊管的制造技术及工
3、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,采用国产国产X80X80管线钢,研制出符合管线钢,研制出符合X80X80管线钢管应用工程要求的直缝管线钢管应用工程要求的直缝埋弧焊钢管。填补国内在埋弧焊钢管。填补国内在X80X80钢级直缝埋弧焊管生产技术方面的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
4、的研究和试验,认识和掌握埋弧焊接技术的研究和试验,认识和掌握X80X80钢管的多丝埋弧焊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,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。证实试制钢管的可靠性和安全性等。三、主要技术指标 1.1.1.1.产品规格产品规格产品规格产品规格 钢级钢级钢级钢级 X80 X80 X80 X80 钢管直径钢管直径钢管直径钢管直径 1016mm 1016mm 1016mm 1016mm 钢管壁厚钢管壁厚钢管壁厚钢管壁厚 18.4mm 18.4mm 18.4mm 18.4mm 钢管长度钢管长度钢管长
5、度钢管长度 8 8 8 812.2m12.2m12.2m12.2m2.2.2.2.产品标准产品标准产品标准产品标准 X80X80X80X80管线钢管应用工程直缝埋弧焊管技术条件管线钢管应用工程直缝埋弧焊管技术条件管线钢管应用工程直缝埋弧焊管技术条件管线钢管应用工程直缝埋弧焊管技术条件 。2.12.1化学成分化学成分C0.09C0.09C0.09C0.09Mn1.85Mn1.85Mn1.85Mn1.85P0.020P0.020P0.020P0.020S0.005S0.005S0.005S0.005Si0.42Si0.42Si0.42Si0.42Nb0.08Nb0.08Nb0.08Nb0.08V0
6、.06V0.06V0.06V0.06Ti0.025Ti0.025Ti0.025Ti0.025Al0.06Al0.06Al0.06Al0.06N0.008N0.008N0.008N0.008Cu0.30Cu0.30Cu0.30Cu0.30Cr0.35Cr0.35Cr0.35Cr0.35Mo0.35Mo0.35Mo0.35Mo0.35Ni0.50Ni0.50Ni0.50Ni0.50Ceq0.43Ceq0.43Ceq0.43Ceq0.43Pcm0.23Pcm0.23Pcm0.23Pcm0.232.22.2拉伸性能拉伸性能屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度t0.5t0.5t0.5t0.5(MPa)(MP
7、a)(MPa)(MPa)抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度b b b b(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)屈强比屈强比屈强比屈强比t0.5t0.5t0.5t0.5/b b b b伸长率伸长率伸长率伸长率minminminmin5555555555556906906906906256256256250.920.920.920.92允许其中允许其中允许其中允许其中5%5%5%5%的炉批的炉批的炉批的炉批0.930.930.930.93按按按按API 5LAPI 5LAPI 5LAPI 5L2.3 2.3 断裂韧性断裂韧性落锤撕裂落锤撕裂 DWTT剪切面积最小百分数剪切面积最小百分数试验温度试验
8、温度试验温度试验温度单个试样最小值单个试样最小值单个试样最小值单个试样最小值两个试样平均值两个试样平均值两个试样平均值两个试样平均值-5-5-5-570%70%70%70%85%85%85%85%夏比冲击夏比冲击位置位置位置位置夏比冲击剪切面积夏比冲击剪切面积夏比冲击剪切面积夏比冲击剪切面积SA%SA%SA%SA%夏比冲击功夏比冲击功夏比冲击功夏比冲击功J J J J(10mm10mm55mm10mm10mm55mm10mm10mm55mm10mm10mm55mm)单个试样最小值单个试样最小值单个试样最小值单个试样最小值三个试样平均值三个试样平均值三个试样平均值三个试样平均值管体横向管体横向管
9、体横向管体横向8080808090909090单个试样最小值单个试样最小值单个试样最小值单个试样最小值150150150150三个试样平均值三个试样平均值三个试样平均值三个试样平均值200200200200焊缝及热影响区焊缝及热影响区焊缝及热影响区焊缝及热影响区3030303040404040单个试样最小值单个试样最小值单个试样最小值单个试样最小值60606060三个试样平均值三个试样平均值三个试样平均值三个试样平均值909090902.42.4硬度硬度 钢管管体、焊缝和热影响区最大允许硬度值为钢管管体、焊缝和热影响区最大允许硬度值为275HV10275HV10。四、实施内容 概述:概述:概述
10、: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 8 8 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 1 1 1根、根、根、根、水压爆破水压爆破水压爆破水压爆破1 1 1 1根、钢管评价根、钢管评价根、钢
11、管评价根、钢管评价1 1 1 1根、钢管冷弯试验以及供管道二公司及廊坊焊培中根、钢管冷弯试验以及供管道二公司及廊坊焊培中根、钢管冷弯试验以及供管道二公司及廊坊焊培中根、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心做焊接试验等心做焊接试验等心做焊接试验等2 2 2 2根),剩余合格钢管根),剩余合格钢管根),剩余合格钢管根),剩余合格钢管3 3 3 3根。第二阶段为试生产,共投料鞍钢根。第二阶段为试生产,共投料鞍钢根。第二阶段为试生产,共投料鞍钢根。第二阶段为试生产,共投料鞍钢生产的生产的生产的生产的3 3 3 3炉、炉、炉、炉、28282828张钢板,进行了钢管首批检验及生产工艺评
12、定试验,生产钢管张钢板,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,生产钢管各项指标均合格;第三阶段进行济宁联络线各项指标均合格;第三阶段进行济宁联络线各项指标均合格;第三阶段进行济宁联络线各项指标均合格;第三阶段进行济宁联络线X80 X80 X80 X80 直缝埋弧焊钢管的正式生产。直缝埋弧焊钢管的正式生产。直缝埋弧焊钢管的正式生产。直缝埋弧焊钢管的正式生产。1.1.1.1.钢板质量钢板质量钢板质量钢板质量1.1 1.1 1.1 1.1 第一阶段钢板质量第一阶段钢板质量第一阶段钢板质量第一阶
13、段钢板质量 鞍钢鞍钢鞍钢鞍钢2 2 2 2炉共炉共炉共炉共8 8 8 8张钢板进行检验,钢板外观、几何尺寸和分层探伤均合格,张钢板进行检验,钢板外观、几何尺寸和分层探伤均合格,张钢板进行检验,钢板外观、几何尺寸和分层探伤均合格,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。由于首次试制,理化性能不太均匀。由于首次试制,理化性能不太均匀。由于首次试制,理化性能不太均匀。1.2 1.2 1.2 1.2 第二阶段钢板质量第二阶段钢板质量第二阶段钢板质量第二阶段钢板质量 鞍钢鞍钢鞍钢鞍钢3 3 3 3炉、炉、炉、炉、28282828张钢板。理化性能取样张钢板。理化
14、性能取样张钢板。理化性能取样张钢板。理化性能取样3 3 3 3炉。钢板质量较第一炉。钢板质量较第一炉。钢板质量较第一炉。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,其中大提高,其中大提高,其中大提高,其中-60-60-60-60夏比冲击功在夏比冲击功在夏比冲击功在夏比冲击功在308J308J308J308J以上,剪切面积在以上,剪切面积在以上,剪切面积在以上,剪切面积在98989898以上,落锤撕裂剪切
15、面积在以上,落锤撕裂剪切面积在以上,落锤撕裂剪切面积在以上,落锤撕裂剪切面积在84848484以上。以上。以上。以上。2.2.2.2.焊接试验研究焊接试验研究焊接试验研究焊接试验研究2.12.12.12.1自动焊试验研究自动焊试验研究自动焊试验研究自动焊试验研究 自动焊研究采用混合气体保护预焊,四丝埋弧精焊的工艺,自动焊研究采用混合气体保护预焊,四丝埋弧精焊的工艺,自动焊研究采用混合气体保护预焊,四丝埋弧精焊的工艺,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,研究焊采用三种焊接参数方案
16、和两种焊接材料方案交叉试验,研究焊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接头的性能和焊缝成形的影响。材及线能量对焊接接头的性能和焊缝成形的影响。材及线能量对焊接接头的性能和焊缝成形的影响。材及线能量对焊接接头的性能和焊缝成形的影响。1)1)焊接接头外观形貌分析:焊接接头外观形貌分析:参数方案参数方案A A 参数方案参数方案B B 参数方案参数方案C 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;焊焊缝缝宏宏观观照照片片2)2)焊接接头
17、理化性能焊接接头理化性能 两种方案试验结果均合格,焊材方案两种方案试验结果均合格,焊材方案1 1冲击韧性稳定性相对冲击韧性稳定性相对较好。较好。补焊试验研究补焊试验研究 采用采用A A、B B两种型号管线钢电焊条,在试板及钢管上均进行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。果均符合要求。B B焊条焊接的焊缝与用焊条焊接的焊缝与用A A焊条焊接的焊缝相比,焊条焊接的焊缝相比,焊缝强度相当,但焊缝夏比冲击功低,焊缝强度相当,但焊缝夏比冲击功低,A A焊条综合性能优于焊条综合性
18、能优于B B焊焊条。条。2.22.2焊接工艺评定焊接工艺评定 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。和补焊工艺评定,试验结果均合格。自动焊工艺评定自动焊工艺评定 在进行了大量试验研究的基础上,选定参数方案在进行了大量试验研究的基础上,选定参数方案A A和焊材方案和焊材方案1 1的四丝自动埋弧焊工艺进行本次的四丝自动埋弧焊工艺进行本次X80X80管线钢管试制。管线钢管试制。无损检测结果:合格无损检测结果:合格理化性能测试理化性能测试1 1)拉伸、弯曲试验均合格。焊缝拉力在)拉伸、弯曲试验均合格。焊缝
19、拉力在710MPa710MPa730MPa730MPa之间,之间,断口位置均在母材。断口位置均在母材。2 2 2 2)夏比冲击:焊接接头夏比冲击值见下表)夏比冲击:焊接接头夏比冲击值见下表)夏比冲击:焊接接头夏比冲击值见下表)夏比冲击:焊接接头夏比冲击值见下表试样试样试样试样编号编号编号编号缺口位置缺口位置缺口位置缺口位置温度温度温度温度。C C C C夏比冲击功夏比冲击功夏比冲击功夏比冲击功(J)(J)(J)(J)(101055)(101055)(101055)(101055)剪切面积剪切面积剪切面积剪切面积 (SA%)(SA%)(SA%)(SA%)结论结论结论结论1 1 1 12 2 2
20、23 3 3 3平均平均平均平均1 1 1 12 2 2 23 3 3 3平均平均平均平均H8497H8497H8497H8497焊缝焊缝焊缝焊缝-20-20-20-2014014014014017017017017016016016016015715715715750505050656565656060606058585858合格合格合格合格热影响区热影响区热影响区热影响区-20-20-20-2020020020020023523523523515015015015019519519519555555555606060605050505055555555合格合格合格合格 焊缝及热影响区冲击功
21、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)其它检验项目:均合格 该工艺可以用于生产,详见焊接工艺评定报告。补焊工艺评定补焊工艺评定采用采用A A焊条进行了补焊工艺评定焊条进行了补焊工艺评定1 1)拉伸试验)拉伸试验 焊缝抗拉强度为焊缝抗拉强度为695MPa695MPa,断口位置为管体母材。,断口位置为管体母材。2 2)夏比冲击)夏比冲击焊缝冲击功焊缝冲击功焊缝冲击功焊缝冲击功J J J J(-20-20-20-20)焊缝剪切面积焊缝剪切面积焊缝剪切面积焊缝剪切面积%HAZHAZHA
22、ZHAZ冲击功冲击功冲击功冲击功J J J J(-20-20-20-20)焊缝剪切面积焊缝剪切面积焊缝剪切面积焊缝剪切面积%1 1 1 12 2 2 23 3 3 31 1 1 12 2 2 23 3 3 31 1 1 12 2 2 23 3 3 31 1 1 12 2 2 23 3 3 31201201201201451451451451351351351354545454555555555505050502602602602602702702702702652652652657070707070707070707070703)硬度试验最大硬度为229HV10。4)焊缝弯曲试验:弯芯直径6t
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