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        大直徑超厚Φ1 422 mm×25.4 mm螺旋埋弧焊管開發(fā)*

        2022-02-11 05:57:38黃曉輝畢宗岳趙紅波牛愛軍
        焊管 2022年1期
        關(guān)鍵詞:焊縫

        0 前 言

        隨著石油天然氣需求不斷增加, 長輸管道單管輸量要求不斷提高, 從而對大直徑、 厚壁、 高鋼級管道的研究提出了迫切的要求。 以X80 鋼級管道為例, 采用Φ1 422 mm 厚壁管道輸氣方案, 輸氣量可達(dá)300~500 億m

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        。 2016 年以來, 中俄東線已批量應(yīng)用X80 鋼級Φ1 422 mm、壁厚為21.4~38.5 mm 直縫埋弧焊管及X80 鋼級Φ1 422 mm×21.4 mm 螺旋埋弧焊管。 但針對止裂性能優(yōu)異的X80 鋼級螺旋埋弧焊管, 當(dāng)前國內(nèi)開發(fā)的最大壁厚為23 mm。 主要原因為X80 鋼級螺旋焊管用厚壁卷板軋制時, 壁厚方向表面和心部冷卻速率相差較大, 組織及力學(xué)性能均勻度難以控制, 且厚壁大直徑螺旋焊管成型難度大、 焊接質(zhì)量要求高, 所以未見X80 鋼級及以上, 且壁厚超過23 mm 的大直徑螺旋埋弧焊管

        。 針對以上問題, 本研究聯(lián)合國內(nèi)鋼廠開發(fā)了25.4 mm 熱軋卷板, 攻克厚壁管材成型和焊接技術(shù)瓶頸, 成功試制出國內(nèi)最大壁厚X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm螺旋埋弧焊管, 并對組織和性能進(jìn)行了研究。

        電視新聞節(jié)目形式也要進(jìn)行創(chuàng)新,在我國涌現(xiàn)出大量新媒體的形勢下,電視新聞節(jié)目形式可以引入新技術(shù),從而順應(yīng)時代發(fā)展,提高新聞節(jié)目的黏性。如中央電視臺的《中國輿論場》,則引入了新型技術(shù),為電視機(jī)前的觀眾呈現(xiàn)“在線觀眾席”,觀眾可以利用手機(jī)實現(xiàn)與新聞節(jié)目的互連,在搶占虛擬觀眾座位的同時可以在電視上看到自己的頭像。新聞節(jié)目主持人、在場嘉賓、大量網(wǎng)民、電視機(jī)觀眾實現(xiàn)了即時交流,結(jié)合各種新媒體的應(yīng)用,觀眾可以及時表達(dá)自己的建議,傾聽嘉賓的講解。這種節(jié)目形式與傳統(tǒng)形式明顯不同,其強(qiáng)調(diào)新聞節(jié)目與觀眾的互動,具有較強(qiáng)的吸引力,因此一經(jīng)播出就得到了大量觀眾的認(rèn)同。

        1 板材性能

        1.1 化學(xué)成分

        超厚壁X80 管線鋼具有高強(qiáng)度、 高韌性、 良好的焊接性能和一定的抗腐蝕能力, 隨著厚度增加, DWTT 控制難度急劇加大

        。 為保證管體強(qiáng)度, 同時提高低溫沖擊性能, 在成分設(shè)計上采用低碳高Nb+Mo/Ni 合金設(shè)計, 開發(fā)出了1 550 mm×25.4 mm 厚壁X80 熱軋卷板。 成分設(shè)計時, 采用LF+RH 雙聯(lián)工藝, 降低S、 P 含量, 提高鋼水潔凈度, 降低偏析, 采用粗軋低溫快軋技術(shù), 使精軋前再結(jié)晶奧氏體晶粒尺寸降低, 提高斷裂韌性; 采用0.07%~0.09%的Nb 微合金化提高晶粒細(xì)化效果; 加入適量Cr、 Mo 等提高鋼的淬透性, 確保厚壁熱軋卷板在層流冷卻過程中, 能有效縮小表面和心部的冷卻速率差, 從而確保板材厚度方向組織和力學(xué)性能的均勻穩(wěn)定, 并促進(jìn)針狀鐵素體(AF) 生成, 提高低溫韌性; 考慮產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和綜合性能, 添加Ni 和Cu 元素, 利用固溶強(qiáng)化效果提高超厚壁板材的強(qiáng)度和斷裂韌性, 利用Ni 進(jìn)一步提高鋼的低溫韌性。 X80 厚壁卷板化學(xué)成分設(shè)計見表1。

        1.2 組織分析

        超厚壁卷板需要加密冷卻, 從而穩(wěn)定組織和性能。 1 550 mm×25.4 mm 規(guī)格X80 熱軋卷板金相組織如圖1 所示, 可以看出表面和中心組織均以細(xì)長的針狀鐵素體 (AF) 為主, 晶粒尺寸相差在1 μm 以內(nèi), 組織顯著細(xì)化, 有效晶粒尺寸細(xì)化到平均值6.2 μm, 采用定量金相估算組織含量, 結(jié)果顯示, 板厚邊部AF 組織占85%, 板厚中心AF 組織占82%。 成分中添加了較多的Mo 和Ni/Cu 來提高卷板的強(qiáng)韌性,組織呈現(xiàn)典型的針狀鐵素體類型, 晶界取向不一, 相互交錯。 由于AF 組織能夠在裂紋擴(kuò)展過程中不斷改變裂紋方向, 增加有效距離, 粗軋低溫快軋技術(shù)形成的細(xì)小AF 晶界作為大角度晶界可以更有效地阻止裂紋傳播, 從而顯著提高熱軋卷板斷裂韌性和止裂性能, 且具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的抗腐蝕斷裂性能

        。 Mo 元素的增加顯著提高了奧氏體的穩(wěn)定性, 低溫組織特征明顯。

        1.3 力學(xué)性能

        對1 550 mm×25.4 mm 規(guī)格X80 熱軋卷板進(jìn)行力學(xué)性能試驗, 試驗結(jié)果見表2。 -60 ℃卷板的沖擊功均可達(dá)到256 J, DWTT 在-20 ℃時剪切面積平均達(dá)到99%, 85%DWTT 的韌脆轉(zhuǎn)變溫度約為-30 ℃, 對于超厚壁X80 卷板而言, 表明卷板低溫韌性控制較好。

        2 低應(yīng)力成型技術(shù)

        以大角度分布, 取向自由度大, 并具有很高的位錯密度, 這種組織使管材具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的抗斷裂性能, 同時HAZ 的B

        組織強(qiáng)度較高,保證了厚壁焊接接頭的高強(qiáng)度和高韌性。

        為得到低殘余應(yīng)力的X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋焊管, 成型過程中, 由于壁厚產(chǎn)生成型抗力大, 需合理增大2 號輥的壓下量, 針對1 422 mm 大直徑, 調(diào)節(jié)設(shè)置轉(zhuǎn)盤角度69°25′,內(nèi)輥角度69°5′, 外輥角度69°46′, 調(diào)節(jié)螺距到1 647 mm。 由于25.4 mm 屬于厚壁帶鋼, 需施加一定的阻力對帶鋼進(jìn)行導(dǎo)向, 從而降低螺旋焊管在成型過程中的殘余應(yīng)力。

        對于物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的今天,對于網(wǎng)絡(luò)安全并不完善的今天,我們要用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)對檔案進(jìn)行管理,那么我們就需要去不斷地創(chuàng)新,用最好最安全有效的方法去管理我們的檔案。

        通過引入社會中介服務(wù)機(jī)構(gòu),加大對企業(yè)經(jīng)營管理的外部監(jiān)督和約束。會計師事務(wù)所和咨詢公司的引入,在保證其獨立性的前提下,不斷改進(jìn)審計方法,提高審計質(zhì)量,加強(qiáng)對企業(yè)內(nèi)部財務(wù)狀況的審定,夯實財務(wù)數(shù)據(jù)。完善外部治理機(jī)制,提高外部監(jiān)督管理效率,加大懲處力度,健全外部信息披露制度,不定期的對外披露企業(yè)經(jīng)營情況等信息,使企業(yè)能夠接受外部的監(jiān)督,確保企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

        為了進(jìn)一步研究厚壁管材不同壁厚部位的熱影響區(qū)沖擊韌性的分布規(guī)律, 分別在壁厚中心和去除表面2 mm 區(qū)域的熔合線、 距離熔合線1 mm及3 mm 處取樣, 在0 ℃下進(jìn)行夏比沖擊試驗, 試驗結(jié)果如圖9 所示。 壁厚中心和去除表面2 mm 區(qū)域從熔合線、 距離熔合線1 mm 及3 mm 處的試樣平均韌性都大于150 J, 可見焊接接頭與管體強(qiáng)度匹配, 壁厚不同部位的熱影響區(qū)粗晶區(qū)附近整體韌性穩(wěn)定, 焊縫及熱影響區(qū)未發(fā)生明顯軟化。

        (1)中國男籃與“世界水準(zhǔn)”的差距具有梯次性, 其中,“一定差距”對應(yīng)6個指標(biāo),“較大差距”對應(yīng)2個指標(biāo),“相當(dāng)差距”對應(yīng)4個指標(biāo)。不同類別的差距對應(yīng)的指標(biāo)不同,但造成差距的某些原因是相同或相近的。

        3 焊接熱輸入控制

        4 試制及組織性能分析

        厚壁板材焊接熱輸入過大, 易造成焊縫(尤其是HAZ) 晶粒粗大, 韌性降低, 且易產(chǎn)生焊縫咬邊等焊接缺陷; 熱輸入過小, 焊縫硬度偏高且易產(chǎn)生未熔透等焊接缺陷

        。 采用H08C 焊絲和SJ101H1 焊劑, 研究了不同熱輸入對X80鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 焊管焊縫及HAZ 韌性的影響, 測試結(jié)果如圖5 所示。 由圖5 可以看出, 隨著熱輸入的增加, 焊縫及HAZ 平均韌性先增加后減小, 當(dāng)內(nèi)焊熱輸入為24 kJ/cm, 外焊熱輸入為23.8 kJ/cm 時, 焊縫和HAZ 平均沖擊韌性達(dá)到最佳, 分別為314 J 和200 J。

        4.1 試制工藝

        采用圖5 中內(nèi)焊熱輸入24 kJ/cm, 外焊熱輸入23.8 kJ/cm 焊接工藝及相應(yīng)參數(shù) (見表3),投料2 卷約56 t, 在生產(chǎn)線上進(jìn)行了X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 大直徑厚壁螺旋縫埋弧焊管試制。

        4.2 金相組織

        所有管材焊接成型后都會產(chǎn)生殘余應(yīng)力, 最高可達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度。 采用合適的成型下壓量和水壓工藝, 可使厚壁螺旋焊管殘余應(yīng)力減小且重新均勻分布

        。 X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋焊管成型前, 將鋼帶銑邊到1 542 mm 寬后,再銑出焊接坡口。 因為厚壁板材對坡口敏感性很高, 隨著外坡口角度的增加, 焊道填充空間擴(kuò)展, 焊縫余高會明顯降低, 熔深、 熔寬尺寸隨之增加, 所以為保證厚壁焊管內(nèi)外焊道的熔深、 減小焊縫余高以及改善焊趾形貌, 經(jīng)過多次試驗確定如圖2 所示的X 形坡口。

        4.3 力學(xué)性能

        對X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋埋弧焊管管體及焊縫試樣進(jìn)行拉伸試驗, 在管體180°橫向取Φ12.7 mm 棒狀試樣24 根, 在焊接接頭取垂直焊縫38.1 mm 矩形板樣12 塊進(jìn)行拉伸試驗, 圖7 為拉伸試驗結(jié)果。 統(tǒng)計結(jié)果表明,管體屈服強(qiáng)度在556~615 MPa, 抗拉強(qiáng)度在648~655 MPa, 焊接接頭抗拉強(qiáng)度≥669 MPa,焊管的強(qiáng)度、 塑性等均符合API SPEC 5L 標(biāo)準(zhǔn)要求。

        對X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋埋弧焊管管體和焊接接頭進(jìn)行硬度試驗, 試驗結(jié)果見表4。 由表4 可以看出, 經(jīng)過低應(yīng)力成型和水壓后的管體和焊接接頭硬度最大值僅255HV

        ,硬度較低, 遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求(≤280HV

        ), 完全符合API SPEC 5L 標(biāo)準(zhǔn)要求。

        成型后對X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 大直徑厚壁螺旋縫埋弧焊管適度增加水壓, 打壓后采用盲孔法(如圖3 所示) 對管體焊縫兩側(cè)進(jìn)行殘余應(yīng)力測試, 測量結(jié)果如圖4 所示。 經(jīng)過試驗, 當(dāng)水壓值達(dá)到101%SMYS 強(qiáng)度且保壓15 s后, 內(nèi)表面和外表面環(huán)向應(yīng)力均為雙向拉應(yīng)力狀態(tài), 焊縫及兩側(cè)環(huán)向應(yīng)力都低于80 MPa, 焊縫區(qū)殘余應(yīng)力相對較小, 表明適度增加水壓后可大幅降低管體及焊縫的殘余應(yīng)力, 且殘余應(yīng)力的變化幅度減小, 分布也更加均勻。

        對X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋埋弧焊管管體在20 ℃、 0 ℃、 -10 ℃、 -20 ℃、 -40 ℃下進(jìn)行DWTT 試驗, 試驗結(jié)果如圖10 所示。 由圖10 可以看出, 0 ℃下母材DWTT 剪切面積均94%以上, 符合API SPEC 5L 標(biāo)準(zhǔn)要求。 對焊接接頭進(jìn)行彎曲試驗, 彎軸直徑180 mm, 彎曲角度180°, 試驗后的母材、 HAZ 和焊縫或熔合線處都未見裂紋或破裂, 可見彎曲性能也符合API SPEC 5L 標(biāo)準(zhǔn)要求。

        將X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋埋弧焊管管體、 HAZ 及焊縫試樣分別在20 ℃、 0 ℃、-10 ℃、 -20 ℃、 -40 ℃、 -60 ℃下進(jìn)行系列溫度夏比沖擊試驗, 試驗結(jié)果如圖8 所示。 從圖8 可以看出, 0 ℃下, 母材、 HAZ 和焊縫沖擊功都在150 J 以上, 符合API SPEC 5L 標(biāo)準(zhǔn)要求; -60 ℃時, 焊縫和HAZ 平均沖擊功在112 J 以上, 呈現(xiàn)出極好的低溫韌性。

        綜上,模糊粒子濾波算法基本流程如圖1 所示。首先對原始視頻幀圖像進(jìn)行HSrg 轉(zhuǎn)換,對HSrg 模式下的圖形進(jìn)行模糊處理,對每個通道模糊化后的圖像中值濾波使被識別目標(biāo)特征更為明顯。隨后,處理后的結(jié)果去模糊化處理,傳遞到粒子濾波器,實現(xiàn)對被追蹤目標(biāo)的識別。

        5 結(jié) 論

        (1) 通過低碳、 高Nb+Mo/Ni 合金設(shè)計理念和粗軋低溫快軋技術(shù)開發(fā)的25.4 mm 厚壁X80 管線鋼熱軋卷板厚度組織均勻, 針狀鐵素體型管線鋼晶粒更細(xì), 保證了卷板的強(qiáng)度和低溫韌性。

        (2) 采用大直徑厚壁焊管低殘余應(yīng)力成型控制技術(shù), 通過合理增大2

        輥的壓下量, 以及適度增加水壓到101%SMYS 后, 大幅度降低了管體及焊縫殘余應(yīng)力, 管體內(nèi)表面和外表面環(huán)向應(yīng)力均低于80 MPa。

        (3) 采用內(nèi)焊熱輸入24 kJ/cm, 外焊熱輸入23.8 kJ/cm 時, X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 大直徑厚壁螺旋縫埋弧焊管焊縫和HAZ 沖擊韌性最佳。

        (4) 對試制的X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm螺旋埋弧焊管, 依據(jù)API SPEC 5L 自檢合格后送國家油氣管材質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測, 結(jié)果表明,試制的螺旋埋弧焊管理化性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

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