謝仕強(qiáng)，王 波，黃衛(wèi)鋒，鄭 磊，張 備，章傳國(guó)，徐國(guó)棟，吳扣根

（寶山鋼鐵股份有限公司，上海 201900）

特殊需求UOE管線管的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

謝仕強(qiáng)，王 波，黃衛(wèi)鋒，鄭 磊，張 備，章傳國(guó)，徐國(guó)棟，吳扣根

（寶山鋼鐵股份有限公司，上海 201900）

介紹了特殊需求UOE管線管生產(chǎn)線的特點(diǎn)，分析了近年來(lái)針對(duì)國(guó)際管線工程對(duì)管線管在可焊接性判定、強(qiáng)度、韌性、外觀幾何尺寸及檢驗(yàn)方法等方面的一些特殊需求及發(fā)展特點(diǎn)，并總結(jié)了寶鋼在具有特殊需求的高等級(jí)UOE管線管方面的開(kāi)發(fā)進(jìn)展和工程應(yīng)用。指出寶鋼UOE管線管生產(chǎn)具有從煉鋼、厚板軋制到UOE制管的全流程優(yōu)勢(shì)，可以快速響應(yīng)管線工程項(xiàng)目的定制化需求。

焊管；UOE；力學(xué)性能要求；超長(zhǎng)定尺

1 寶鋼UOE生產(chǎn)線的特點(diǎn)

寶鋼UOE機(jī)組于2008年1月建成投產(chǎn)，可生產(chǎn) API SPEC 5L的 A、B、X42～X100鋼級(jí)、Φ508mm～Φ1 422mm、壁厚為6～40mm、長(zhǎng)度為6 000～18 300mm的焊管，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為 50×104t/a。投產(chǎn)以來(lái)以生產(chǎn)X70和X80高鋼級(jí)管線管為主。寶鋼UOE生產(chǎn)線具有以下特點(diǎn)[1-2]：

（1）主體設(shè)備。彎邊機(jī)最大壓力4 000 t，成型有效步長(zhǎng)最大4 800mm；U成型機(jī)垂直方向最大壓力2 350 t；O成型采用720 MN的成型機(jī)，具有浮動(dòng)的壓機(jī)梁、柱塞缸式的進(jìn)給缸和回程缸等。 埋弧焊接配備5套4絲（DC+3AC）內(nèi)焊設(shè)備和4套5絲（DC+4AC）外焊設(shè)備。配備2臺(tái)大功率單頭機(jī)械擴(kuò)徑機(jī)，擴(kuò)徑機(jī)主拉桿的最大拉力可以達(dá)到1 500 t。水壓機(jī)最大壓力58 MPa。

（2）全流程一貫管理體制。具有從煉鐵、煉鋼、厚板到制管一貫制工藝控制技術(shù)和一貫制質(zhì)量管理體系，原料鋼板質(zhì)量得到保證。

（3）多層次無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。配置了當(dāng)今先進(jìn)的超聲波探傷設(shè)備、X射線探傷設(shè)備和磁粉探傷設(shè)備，可對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行多層次組合式檢查，可滿足API、DNV和Shell DEP等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管線管無(wú)損檢測(cè)的要求。

（4）完備的試驗(yàn)設(shè)備。具有完善的力學(xué)性能、金相組織和化學(xué)成分分析等各種常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備，還配備了高標(biāo)準(zhǔn)的爆破實(shí)驗(yàn)室、HIC/SSCC實(shí)驗(yàn)室、DWTT實(shí)驗(yàn)室和CTOD實(shí)驗(yàn)室。

（5）四級(jí)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。具有基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)（L1）、過(guò)程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（L2）、區(qū)域管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（L3）和企業(yè)資源管理系統(tǒng)（L4）等完善的四級(jí)計(jì)算機(jī)制造管理系統(tǒng)，可保證每根焊管在各個(gè)工序都具有準(zhǔn)確詳盡的記錄和可追溯性，具備提供數(shù)據(jù)電子文檔的功能。

（6）焊接試驗(yàn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。建立了與現(xiàn)場(chǎng)相同配置的焊接試驗(yàn)平臺(tái)，配備5絲埋弧焊設(shè)備、環(huán)焊設(shè)備和補(bǔ)焊設(shè)備?？稍诓挥绊懻Ｉa(chǎn)的情況下，開(kāi)發(fā)和完善焊接工藝，評(píng)價(jià)焊接性能，快速實(shí)現(xiàn)科研成果的現(xiàn)場(chǎng)移植與轉(zhuǎn)化。

（7）C-U-O-E成型和焊接過(guò)程計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)?；谟邢拊治黾夹g(shù)建立能夠指導(dǎo)成型和焊接試驗(yàn)及生產(chǎn)的數(shù)學(xué)模型。

2 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)思考

根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)[3]（如圖1所示），未來(lái)20年內(nèi)，石油、天然氣的需求仍呈上升趨勢(shì)。但隨著邊際油氣田的開(kāi)采及管道途經(jīng)的環(huán)境變化，管道建造難度也逐漸增加 （如圖2所示），對(duì)管線管的質(zhì)量性能要求日益提高。

圖1 BP世界能源統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)

圖2 管線建設(shè)難度系數(shù)

3 高性能管線鋼管制造及檢驗(yàn)發(fā)展新特點(diǎn)

3.1 可焊性評(píng)價(jià)的多樣化及環(huán)焊評(píng)價(jià)的重要性

焊管可焊接性評(píng)價(jià)一般按碳當(dāng)量進(jìn)行衡量[4]，當(dāng)碳含量＞0.12%時(shí)，采用CEIIW； 當(dāng)碳含量≤0.12%時(shí)，采用冷裂紋系數(shù)CEPcm。

而加拿大市場(chǎng)準(zhǔn)入的產(chǎn)品往往還需要進(jìn)行WIC試驗(yàn)評(píng)價(jià)。WIC試驗(yàn)是加拿大焊接協(xié)會(huì)（The Welding Institute of Canada）開(kāi)發(fā)的一種用于評(píng)價(jià)管線鋼材料，抵抗焊接氫致裂紋能力的試驗(yàn)方法，屬于剛性拘束裂紋試驗(yàn)。WIC試驗(yàn)?zāi)芫_地再現(xiàn)出由焊道疊加導(dǎo)致的裂紋的起始點(diǎn)和焊接金屬裂紋，適用于采用高強(qiáng)度焊條焊接的大直徑、“堅(jiān)硬”的管線；并且焊接熱輸入有嚴(yán)格的規(guī)定，要求必須控制在0.65～0.75 kJ/mm。WIC試驗(yàn)結(jié)果反映了一定條件下管線鋼材料的可焊性，尤其是制管后的管線鋼管現(xiàn)場(chǎng)施工的環(huán)縫焊接性，可以作為材料性能評(píng)價(jià)的指標(biāo)。

最近，我國(guó)的一些大型管線工程也對(duì)大宗訂單規(guī)定了嚴(yán)格的準(zhǔn)入條件，即對(duì)單爐和小批量（千噸級(jí)）試制均需通過(guò)第三方焊管質(zhì)量評(píng)價(jià)和環(huán)焊評(píng)價(jià)[5]。

3.2 陸地用管指標(biāo)海管化

陸地管線與海底管線服役條件不同，對(duì)管線要求也不盡相同。因?yàn)殛懙胤笤O(shè)管線工況要優(yōu)于海上，普通陸地管（基于應(yīng)力設(shè)計(jì)）不要求縱向性能，一般也不要求CTOD試驗(yàn)，熱影響區(qū)沖擊也不細(xì)分為FL/FL+2/FL+5位置，夏比沖擊也不按壁厚區(qū)分近外表和中心位置。以上陸地管線不要求的內(nèi)容，海管卻作為通用要求。

近年來(lái)國(guó)際管線項(xiàng)目中，隨著對(duì)管線安全的關(guān)注度越來(lái)越高，技術(shù)要求也趨于嚴(yán)格，雖然是陸地服役管線，但也要求附加海管通常的要求，如寶鋼已經(jīng)供貨的土耳其某項(xiàng)目和BP某項(xiàng)目，雖然是陸地管線但均按殼牌DEP標(biāo)準(zhǔn)[6]附加了海管的通常要求。

某些產(chǎn)品指標(biāo)的復(fù)驗(yàn)要求，以API 5L為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的陸地管線也出現(xiàn)嚴(yán)格于海管標(biāo)準(zhǔn)的情況。如：FL沖擊試驗(yàn)初驗(yàn)不合，海管標(biāo)準(zhǔn)（如DNV-OS-F101）[7]明確對(duì) SYMS 450以上關(guān)注局部脆性區(qū)（Lbzs），并允許對(duì)原管復(fù)驗(yàn)；但以API 5L/ISO 3183為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的陸地管線，按該標(biāo)準(zhǔn)是不允許對(duì)原管進(jìn)行復(fù)驗(yàn)的。

3.3 從結(jié)果到過(guò)程的關(guān)注

一般要求產(chǎn)品符合客戶技術(shù)要求即為合格產(chǎn)品，但近年國(guó)際管線客戶越來(lái)越關(guān)注過(guò)程參數(shù)及過(guò)程的穩(wěn)定性。其表現(xiàn)如下：

（1）在生產(chǎn)前，需要提交詳細(xì)的制造工藝規(guī)范（MPS），包括連鑄過(guò)熱度和拉速，軋板的坯子加熱溫度、開(kāi)軋溫度、終軋溫度、開(kāi)冷溫度、終冷溫度、冷卻速率及含氫量控制，詳細(xì)的鋼管制造工藝及檢驗(yàn)試驗(yàn)程序。

（2）雙倍取樣。為了驗(yàn)證過(guò)程的穩(wěn)定性，一些國(guó)際客戶標(biāo)準(zhǔn)加大了力學(xué)性能試驗(yàn)的檢驗(yàn)頻次。一般標(biāo)準(zhǔn)要求每試驗(yàn)批只取一套試樣，但殼牌DEP標(biāo)準(zhǔn)、土耳其某工程項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)和BP某項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)均要求雙倍取樣，從而要求過(guò)程穩(wěn)定，產(chǎn)品性能均勻。

（3）氫致開(kāi)裂試驗(yàn)（HIC）逐爐批進(jìn)行試驗(yàn)。按照API 5L/ISO 3183標(biāo)準(zhǔn)，HIC試驗(yàn)僅僅在前三批及之后的每10批進(jìn)行一次。而按照BP等國(guó)際大公司技術(shù)規(guī)范要求，需要逐爐批進(jìn)行HIC試驗(yàn)，這也需要過(guò)程的穩(wěn)定性。

（4）生產(chǎn)工藝評(píng)定（MPQT）要求連續(xù)合格。以歐洲某項(xiàng)目為例，從連鑄坯開(kāi)始，選2個(gè)爐批軋制的鋼板要連續(xù)10張合格，每爐批連續(xù)合格的10張鋼板投入制管也需要連續(xù)合格，每爐批再連續(xù)5根合格涂層管，否則NPQT重新進(jìn)行。這是對(duì)過(guò)程穩(wěn)定性更加嚴(yán)苛的要求。

（5）一些訂單MPQT時(shí)加大了對(duì)焊管全長(zhǎng)連續(xù)穩(wěn)定的要求。一般要求對(duì)抽取進(jìn)行MPQT的鋼管，每2 m截取一個(gè)試樣進(jìn)行焊縫宏觀金相試驗(yàn)。

3.4 拉伸試驗(yàn)時(shí)效敏感性及低屈強(qiáng)比

管線管的拉伸試驗(yàn)一般在常溫下進(jìn)行。但近幾年來(lái)國(guó)際管線也要求對(duì)服役最高溫度下的拉伸強(qiáng)度進(jìn)行考核，如BP的某個(gè)項(xiàng)目運(yùn)行最高溫度82℃，則要求按常溫拉伸試驗(yàn)頻次進(jìn)行最高服役溫度下的拉伸試驗(yàn)。

為了關(guān)注涂層后鋼管拉伸強(qiáng)度變化，一些國(guó)際管線用戶強(qiáng)調(diào)涂層后鋼管也需要進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，盡管試驗(yàn)結(jié)果僅供參考。但這也體現(xiàn)出客戶對(duì)涂層后性能的關(guān)注。

為保證環(huán)焊的強(qiáng)度匹配，要求拉伸屈服強(qiáng)度波動(dòng)范圍在100 MPa以內(nèi)。對(duì)管線管的屈強(qiáng)比要求低值化，如X70管線管要求屈強(qiáng)比在0.9以下，甚至0.88以下。這對(duì)材料的組織設(shè)計(jì)和冶金設(shè)計(jì)提出了更高要求。

在澳洲市場(chǎng)，HFW鋼管客戶傾向選擇漲環(huán)試驗(yàn)評(píng)價(jià)拉伸屈服強(qiáng)度，并把此條要求作為準(zhǔn)入的條件，在UOE管線招標(biāo)中也有提及。但因?yàn)閁OE管壁厚較厚，直徑較大，可加工成圓棒試樣。

3.5 斷裂韌性高要求化

管線管韌性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是試驗(yàn)溫度，另一方面為試驗(yàn)值。近年來(lái)國(guó)際管線設(shè)計(jì)溫度越來(lái)越低，-20℃夏比沖擊試驗(yàn)溫度普遍存在，-40℃的詢單也不在少數(shù)。就實(shí)際而言，如果是埋地管線，-5℃的夏比沖擊試驗(yàn)溫度就可滿足管線服役條件。此外，管體止裂韌性指標(biāo)的要求也越來(lái)越高，以夏比V形缺口沖擊功為例，從20世紀(jì)70年代的均值100 J，發(fā)展到2000年的200 J水平，到2010年后均值達(dá)到240 J以上。

落錘撕裂試驗(yàn)（DWTT）也突破API 5L/ISO 3183規(guī)定的最小直徑508mm的限制，表1列出了各國(guó)際管線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)DWTT試驗(yàn)的直徑限制，可以看出小直徑鋼管的DWTT需求也很明顯。

表1 各國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)DWTT最小直徑的規(guī)定

在API 5L/ISO 3183標(biāo)準(zhǔn)中，只規(guī)定了DWTT剪切面積均值達(dá)到85%以上，折算單值最小70%。而DNV-OS-F101標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)X65級(jí)以上耐蝕管，剪切面積可以不受均值85%的限制，可以由制造廠和業(yè)主進(jìn)行協(xié)商確定。但往往在一些具體的國(guó)際耐酸管項(xiàng)目中，要求DWTT剪切面積單值達(dá)到85%以上。

3.6 耐蝕管的苛刻評(píng)價(jià)方法

（1）HIC試驗(yàn)引入U(xiǎn)T輔助評(píng)判

HIC試驗(yàn)按EFC 16要求引入U(xiǎn)T輔助評(píng)價(jià)，但評(píng)價(jià)方法可由制造廠家確認(rèn)，通常有人工A法UT、相控陣法和水浸法C掃查UT（自動(dòng)）。

（2）非標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣及特殊混合氣體[8]

HIC試驗(yàn)除了按照NACE TM 0284采用標(biāo)準(zhǔn)試樣，試驗(yàn)溶液采用A或B溶液外，一些管線工程對(duì)試驗(yàn)方法具有越來(lái)越個(gè)性化的定制要求，要求模擬服役環(huán)境溶液進(jìn)行HIC試驗(yàn)，并進(jìn)行不同“a%H2S+b%CO2”不同比例的混合氣體試驗(yàn)。

SSC試驗(yàn)溶液采用A或B溶液外，和HIC類似，一些管線工程也越來(lái)越個(gè)性化地要求模擬服役環(huán)境溶液，要求模擬服役環(huán)境溶液進(jìn)行SSC試驗(yàn)。

此外，SSC試驗(yàn)的試樣也“定制化”，如一些海外項(xiàng)目SSC試樣沒(méi)有采用115mm×15mm×5mm的常用試樣，有的采用260mm×15mm×9mm的規(guī)定試樣尺寸，有的采用了120mm×15mm×9mm尺寸。這就要求具備不同尺寸的非標(biāo)夾具。

3.6.3 SOHIC試驗(yàn)

NACE TM 0284試驗(yàn)方法不施加應(yīng)力，典型HIC裂紋與鋼板表面平行；NACE TM 0177試驗(yàn)外加應(yīng)力試樣在有內(nèi)部裂紋時(shí)并不一定發(fā)生斷裂。與HIC及SSC評(píng)價(jià)方法不同，SOHIC是在應(yīng)力作用下發(fā)生的應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂，但SOHIC中裂紋方向則不同，有多種排列形式，并且裂紋在貫穿厚度方向上相互連接。目前試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一。

3.7 高標(biāo)準(zhǔn)幾何尺寸及表面質(zhì)量

（1）對(duì)管端直徑趨向于內(nèi)徑控制。采用外徑和2倍實(shí)際壁厚的差間接測(cè)量，發(fā)展到內(nèi)徑規(guī)直接檢查，再發(fā)展到激光自動(dòng)測(cè)量。

（2）橢圓度?？刂谱畲笾睆胶妥钚≈睆降牟睿笃骄?.3%D，最大0.5%D，普遍采用自動(dòng)測(cè)量方式；耐腐蝕鋼管一般不允許對(duì)超標(biāo)橢圓度進(jìn)行返修。

（3）直線度。從一般不超過(guò)全長(zhǎng)的0.2%，發(fā)展到海管標(biāo)準(zhǔn)的不超過(guò)全長(zhǎng)的0.15%，再發(fā)展到目前的不超過(guò)全長(zhǎng)的0.1%。

（4）全定尺SAWL管。單根鋼管長(zhǎng)度一般為 18 288mm（60 ft）、長(zhǎng)度偏差為 0～76.2mm（3 in）的全定尺鋼管在北美和加拿大市場(chǎng)得到廣泛的應(yīng)用。

（5）局部不圓度。采用長(zhǎng)為1/4倍直徑且最長(zhǎng)不超過(guò)200mm的模板測(cè)量，發(fā)展到采用長(zhǎng)為1/3倍直徑的模板測(cè)量，這對(duì)大直徑鋼管提出了更嚴(yán)格的要求。

（6）交互熔深指標(biāo)控制變更為交互熔寬控制。

（7）焊趾過(guò)渡角度大于120°。

（8）焊縫直線度?？s徑和蛇形任意300mm，不超過(guò)3mm。

（9）不允許凹坑耐腐蝕管。

（10）尖底和軋制缺陷的清除，輔助磁粉檢查。

3.8 高標(biāo)準(zhǔn)NDT及焊接工藝控制

（1）管端非分層缺陷。采用斜探頭進(jìn)行超聲波探傷（UT），檢驗(yàn)范圍目前擴(kuò)展到距離管端100mm范圍內(nèi)。

（2）管端分層。采用直探頭進(jìn)行UT，檢驗(yàn)范圍目前擴(kuò)展到距離管端200mm范圍內(nèi)。

（3）管端熒光磁粉探傷也被普遍采用。

（4）自動(dòng)UT探傷設(shè)備要求在生產(chǎn)工藝評(píng)定（MPQT）時(shí)，連續(xù)重復(fù)校驗(yàn)10次，以驗(yàn)證設(shè)備的穩(wěn)定性。

（5）焊劑在焊頭溫度應(yīng)達(dá)到120℃以上。

（6）延遲裂紋檢驗(yàn)。外焊后48 h對(duì)焊縫進(jìn)行UT。

3.9 鋼管防護(hù)要求

（1）嵌入式塑料保護(hù)帽成為新的必要的管端保護(hù)形式。

（2）鋼質(zhì)保護(hù)套必要時(shí)加防水蒙布為部分客戶所采用。

（3）尼龍繩及膠墊。在3PE涂層鋼管海運(yùn)中對(duì)涂層的損傷防護(hù)措施已引起關(guān)注。

（4）焊縫朝向12點(diǎn)。從制造廠成品出庫(kù)到DDP（delivered duty paid）交付，埋弧焊管焊縫朝向12點(diǎn)的國(guó)際慣例規(guī)定需要遵守。

（5）油漆等鋼管防護(hù)產(chǎn)品需要提交材料安全評(píng)估報(bào)告。如管端防繡漆應(yīng)確保無(wú)毒無(wú)害，并提交安全說(shuō)明書(shū) MSDS（material safety data sheet）。

（6）輻射強(qiáng)度。有客戶提出檢測(cè)鋼管產(chǎn)品輻射強(qiáng)度的要求，輻射強(qiáng)度低于100 nGy/h。

（7）剩磁。要求鋼管剩磁平均在15 Gs，DDP交付時(shí)運(yùn)輸要考慮避雷措施。

4 特殊要求UOE管線管開(kāi)發(fā)與應(yīng)用業(yè)績(jī)

寶鋼自2008年以來(lái)，為西氣東輸二線等工程供應(yīng) Φ1 219mm×（18.4～33.8）mm X80M 管線管340 000 t[9-10]，為澳大利亞QCLNG工程供應(yīng)Φ1067mm×（14.1～23.8）mm X70M 管線管 220 000 t，在高鋼級(jí)管線管國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)取得了一定應(yīng)用業(yè)績(jī)。近年來(lái)，寶鋼在厚壁海管、特大直徑高強(qiáng)高韌性陸管、全定尺管、X65MS附帶UT評(píng)價(jià)的耐蝕管等具有特殊需求的管線管方面的開(kāi)發(fā)也取得了顯著進(jìn)展，并實(shí)現(xiàn)大批量工程應(yīng)用。

4.1 厚壁海管的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

寶鋼針對(duì)中國(guó)南海深水天然氣管線開(kāi)發(fā)了厚壁海底UOE管線鋼管（見(jiàn)表2），該管線為中國(guó)首條深水、高壓海底管線，也是迄今為止國(guó)內(nèi)水深最深、壁厚最大、輸送壓力最高（達(dá)到24 MPa）的海底管線。其中，包含了項(xiàng)目中難度最大的1 000 t X70鋼級(jí)Φ762mm×31.8mm海底管線管[11]。

表2 寶鋼南海深水天然氣項(xiàng)目UOE供貨業(yè)績(jī)

該管線除了DNV-OS-101常規(guī)要求外，還包括斷裂控制（F）和高精度尺寸要求（D）。要求全尺寸落錘試驗(yàn)（DWTT），管端橢圓度（OOR）必須達(dá)到3.5mm以下，-10℃全尺寸裂紋尖端張開(kāi)位移（CTOD）不小于0.2mm（見(jiàn)表3），這對(duì)大壁厚管線管制造是一項(xiàng)極大挑戰(zhàn)。寶鋼通過(guò)冶煉、厚板軋制到UOE制管全流程一貫制控制，先后完成單爐試制，小批量、分階段的千噸級(jí)、兩千噸級(jí)等各階段試制后到批量生產(chǎn)，產(chǎn)品穩(wěn)定性和合格率穩(wěn)步提升，開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品具有性能優(yōu)良、焊接性好、橢圓度等尺寸控制精度高的特點(diǎn)（見(jiàn)表4～表6及圖3～圖5），滿足該海底管道項(xiàng)目的各項(xiàng)技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)批量工程應(yīng)用，解決了我國(guó)海底管道長(zhǎng)距離高壓輸送用特厚壁、高強(qiáng)度UOE管線鋼管國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，滿足了我國(guó)海洋能源開(kāi)發(fā)需求。

表3 南海深水天然氣項(xiàng)目鋼管主要技術(shù)指標(biāo)

表4 寶鋼UOE焊管化學(xué)成分 %

表5 寶鋼UOE焊管0℃時(shí)CTOD性能

表6 寶鋼UOE焊管0℃時(shí)DWTT性能

圖3 -20℃時(shí)鋼管母材夏比沖擊功

圖4 -20℃時(shí)鋼管焊接接頭夏比沖擊功

圖5 管端橢圓度分布

4.2 大直徑X70M鋼管的開(kāi)發(fā)

2014年，寶鋼中標(biāo)某國(guó)際重大管線工程，該管線橫跨歐亞，主干線選用Φ1 422.4mm×（19.45～31.97）mm X70M鋼管。該項(xiàng)目總計(jì)1 854 km，約127萬(wàn)t，寶鋼中標(biāo)399 km，約27萬(wàn)t。其中Φ1 422.4mm規(guī)格約19萬(wàn)t。具體規(guī)格見(jiàn)表7，鋼管關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表8。

表7 Φ1 422.4mm X70M大直徑管線管規(guī)格明細(xì)

表8 Φ1 422.4mm X70M大直徑鋼管關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)（陸地管線）

針對(duì)該項(xiàng)目寶鋼開(kāi)發(fā)并批量生產(chǎn)的大直徑Φ1 422.2mm X70M管線管的典型成分見(jiàn)表9，部分批量產(chǎn)品性能統(tǒng)計(jì)如圖6～圖9所示。由圖6～圖9可知，新開(kāi)發(fā)的焊管可很好地滿足項(xiàng)目要求。

表9 Φ1 422.2mm規(guī)格X70M管線管化學(xué)成分 %

圖6 批量產(chǎn)品屈服強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖7 母材平均沖擊功統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖8 FL平均沖擊功統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖9 DWTT分布示意圖

4.3 超長(zhǎng)全定尺鋼管的開(kāi)發(fā)

在北美及加拿大市場(chǎng)，為降低工程施工成本，提高施工效率，需減少現(xiàn)場(chǎng)環(huán)焊數(shù)量，從而提出了18 300mm（60 ft）定尺鋼管需求，要求長(zhǎng)度公差為0～76.2mm（3 in）。為此，寶鋼特地開(kāi)發(fā)了 Φ711.2mm×19.05mm×18 300mm X65超長(zhǎng)全尺寸管線管，并進(jìn)行了批量生產(chǎn)。該管線管很好地滿足了用戶需求，并從2014年開(kāi)始應(yīng)用北美管線工程。

4.4 X65MS耐酸性管線管的開(kāi)發(fā)

2015年國(guó)際大型石油公司在阿曼的一個(gè)項(xiàng)目需要2.68萬(wàn) t X65MS級(jí) Φ914.4mm×19.8mm酸性環(huán)境用管線管。HIC試驗(yàn)需按NACE TM 0284標(biāo)準(zhǔn)在A溶液浸泡96 h后滿足CSR≤1%、CLR≤10%、CTR≤2%的要求，且試樣在浸泡后還需要進(jìn)行UT探傷，確定是否有HIC裂紋。寶鋼針對(duì)該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了酸性環(huán)境用抗HIC的X65MS管線管，并批量生產(chǎn)。對(duì)HIC試驗(yàn)逐爐批進(jìn)行檢驗(yàn)，其他力學(xué)性能要求雙倍取樣且要求對(duì)焊接接頭的FL、FL+2及FL+5位置的夏比V形缺口沖擊功進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度-20℃和-7℃的DWTT要求剪切面積單值≥85%，產(chǎn)品合格率100%，很好地滿足了要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

寶鋼UOE管線管生產(chǎn)具有從煉鋼、厚板軋制到UOE制管的全流程優(yōu)勢(shì)，可以快速響應(yīng)管線工程的項(xiàng)目需求。針對(duì)近年來(lái)高性能管線管發(fā)展特點(diǎn)和用戶的特殊需求，加強(qiáng)產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新，要嚴(yán)格過(guò)程控制，滿足用戶需求。先后開(kāi)發(fā)了厚壁海底管線管、酸性環(huán)境用抗HIC管線管、1 422mm大直徑管線管和全定尺超長(zhǎng)管線管，并實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)外重大管線工程的批量應(yīng)用。

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Development and Application of UOE Line Pipe for Special Requirements

XIE Shiqiang,WANG Bo,HUANG Weifeng,ZHENG Lei,ZHANG Bei,ZHANG Chuanguo,XU Guodong,WU Kougen
（Baoshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Shanghai 201900,China）

In this article,it introduced the characteristics of Baosteel UOE line pipe production line,analyzed some special requirements and development characteristics of line pipe in some international pipeline engineering,including weldability determination,strength,toughness,geometry size,appearance inspection methods etc.The development progress and application of the UOE line pipe for special requirements at Baosteel were also summarized.Finally,it pointed that UOE line pipe production possesses the whole flow advantage from steel-making,heavy plate rolling to UOE pipe manufacturing,which can quickly response to the pipeline engineering project customization requirements.

welded pipe;UOE;mechanical performance requiremetns;overlength sizing

TF76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.04.007

謝仕強(qiáng)（1973—），男，焊管產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)首席工程師，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事直縫埋弧焊管產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。

2016-03-01

汪翰云