高强度管线钢及钢管的技术要求课件.ppt

1、中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing高强度天然气管线钢/管的开发和应用管线钢研究应用进展国内外对比中油集团石油管工程技术

2、研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing钢管技术规范 API SPEC 5L ISO3183-1/2/3 2007年协调一致 增加了高强度钢管的相关要求 X90 X100 X120中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingAPI 43版API 44版中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然

3、气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing高强度管线钢管 高强度、高韧性 良好的焊接性 母材-低C微合金 TMCP 大口径钢管，LSAW HSAW中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing管线钢及钢管的技术要求 以API SPEC 5L 为基础，增加补充技术要求 化学成分 显微组织 非金属夹杂物限制 拉伸性能屈强比、屈服强度上限 韧性-CVN 、DWTT NDT 检验验收规则中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH

4、 CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing中国天然气管线钢管化学成分要求X80X70X65X60X52中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingPipe designationMass fraction, based upon heat and product analyses%MaximumCarbon equivalenta %MaximumCb SiMnbPSVNbTiOtherCEPcmL245M o

5、r BM0,220,451,200,0250,0150,050,050,04e 0,430,25L290M or X42M0,220,451,300,0250,0150,050,050,04e 0,430,25L320M or X46M0,220,451,300,0250,0150,050,050,04e 0,430,25L360M or X52M0,220,451,400,0250,015d d d e 0,430,25L390M or X56M0,220,451,400,0250,015d d d e 0,430,25L415M or X60M0,12f0,45f1,60f0,0250,0

6、15g g g h 0,430,25L450M or X65M0,12f0,45f1,60f0,0250,015g g g h 0,430,25L485M or X70M0,12f0,45f1,70f0,0250,015g g g h 0,430,25L555M or X80M0,12f0,45f1,85f0,0250,015g g g i 0,430,25L625M or X90M0,100,55f2,10f0,0200,010g g g i 0,25L690M or X100M0,100,55f2,10f0,0200,010g g g i 0,25L830M or X120M0,100,5

7、5f2,10f0,0200,010g g g i 0,25对对PSL 2 焊管的化学成分要求焊管的化学成分要求 ISO3183 2007-3-15中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingC0.09 Mnc)1.85P0.022S0.005Si0.42 Nba)0.110 Va)0.06 Tia)0.025Al0.06N0.008Cu0.30Cr0.45Mo0.35Ni0.50B0.0005CE CE PcmPcm, ,0.23X80化学成分要求HTP Nb Max

8、.0.08 0.11中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing管线钢的组织要求 管线钢的组织形态 F+P AF B 在西气东输X70钢管规范中明确了针状铁素体型组织的要求X65X70X80X100中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing对X70及X80钢级提出了带状组织控制要求管线钢的组织要求中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR

9、GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing管线钢的强度要求 钢板成型过程 屈服强度变化 板材性能的要求，目标是钢管性能 取样方向 API规定：横向 基于应变设计，环焊缝匹配，纵向性能 强度测试 试样形式：圆棒与板状试样 屈服强度确定 屈强比的要求中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing成型过程UOEJCOESPIRAL中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RES

10、EARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing材料的应变历史成型过程成型过程试验试验UOEU-ingO-ing扩径扩径展平的板状样圆棒试样试验展平试验内内压压压压拉拉拉拉拉拉拉外外拉拉压压拉拉压压拉拉拉JCOE内内压压拉拉拉拉拉拉拉外外拉拉拉拉压压拉拉拉螺旋管螺旋管内内压压拉拉拉拉拉外外拉拉压压拉拉拉中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing钢管强度要求和板材强度 强度变化 与D/t比有关 与管线钢组织

11、状态有关 钢管强度测试结果 试样形式：板状 圆棒中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing试样形式对钢管强度测试结果的影响300400500600700800900Rt0.5 on transverse round bar specim en, M Pa300400500600700800900Rt0.5 on transverse flattenedrectangular specimen, MPaFigure 1: C om parison of the yie

12、ld strength values m easured on transverse flattened rectangular specim ens w ith those m easured on transverse round bar specim ens for different pipe types Zulssiger H chstw ertG RS 550, X 80G RS 550, X 80X 70X 70X 60X 60X 52X 52- U O E m anufactured pipe- U O E m anufactured pipe- H FI w elded pi

13、pe- H FI w elded pipe- SW P spiral w eld pipe- SW P spiral w eld pipe- H ot rolled seam less pipe- H ot rolled seam less pipeX 100X 100H FIH FIH RSH RSSW PSW PRt0.5 - transverseRt0.5 - transverseflattened strip - round barflattened strip - round barU O EU O Ex = yx = yEPRG 28V P3R4004505005506006507

14、00750400450500550600650700750钢管棒 状 试样屈服 强度（ MPa）钢管矩形试样屈服 强度（ MPa） SSAW LSAWSAWHSAWH（AveAve）棒状试样：566MPa矩形试样：541MPa屈服强度差异：25MPa SAWLSAWL（AveAve）棒状试样：644MPa矩形试样：573MPa屈服强度差异：71MPa中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing试样形式对板材强度测试结果的影响4004505005506006507007

15、50400450500550600650700750板 材棒 状 试样屈服 强度（ MPa）板 材矩形试样屈服 强度（ MPa） PLATE COIL板卷（板卷（AveAve）棒状试样：棒状试样：553MPa553MPa矩形试样：矩形试样：570MPa570MPa屈服强度差异：屈服强度差异：-17MPa-17MPa钢板（钢板（AveAve）棒状试样：棒状试样：557MPa557MPa矩形试样：矩形试样：581MPa581MPa屈服强度差异：屈服强度差异：-24MPa-24MPa中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性

16、能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingHSAW/COIL LSAW/PLATE480510540570600630660690720480510540570600630660690720棒 状 试样屈服 强度（ MPa）矩形试样屈服 强度（ MPa） 直 缝 管 钢板400450500550600650700400450500550600650700棒 状 试样屈服 强度（ MPa）矩形试样屈服 强度（ MPa） 螺旋管 板 卷中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 20

17、22 Beijing展平板样圆棒样板状、圆棒、环扩试验对比中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing环扩样环扩样圆棒样圆棒样分散性小分散性小展平板状展平板状分散性大分散性大三种试样形式横向屈服强度试验结果的对比中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing板状试样及圆棒试样S-S曲线中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RE

18、SEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing板-管屈服强度变化 HSAW LSAW中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing断裂控制断裂控制 启裂韧性启裂韧性 母材母材 焊缝金属焊缝金属 热影响区热影响区 CVN 延性长程裂纹的扩展延性长程裂纹的扩展 母材母材 上台能上台能 CVN 保证延性断裂保证延性断裂 韧脆转变温度韧脆转变温度- DWTT中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS

19、RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing天然气管线裂纹扩展模式断裂速度断裂速度120-250m/s 250-450m/s 450m中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing止裂韧性延性断裂控制ISO3183: 2007 版序号序号止裂预测方法止裂预测方法适用范围适用范围钢级钢级输送压力输送压力MPa管径管径D、壁厚、壁厚tmm介质介质1Battelle简化公式简化公式X807.040 D /

20、t115单相气体单相气体2Battelle双曲线模型双曲线模型X8012.040 D /t115/3AISI公式公式X70/D1219mm;t 18.3mm单相气体单相气体4EPRG指南指南/8.0D1430mm; t25.4mm单相气体单相气体预测值在预测值在100J以上时，需要修正；以上时，需要修正；X90以上钢级都不适用，以上钢级都不适用，全尺寸气体爆破试验？全尺寸气体爆破试验？中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingBTC中油集团石油管工程技术研究院TUB

21、ULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing预测止裂韧性时需考虑的因素预测止裂韧性时需考虑的因素算例算例中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing 全尺寸爆破试验验证管线止裂韧性的最可靠的方法 钢管直径壁厚压力温度气体组分 钢管按照韧性大小排列 止裂韧性基于实际止裂钢管的韧性值来确定 管线设计重要参数超出现有实物试验数据库时采用 全尺寸爆破试验中油集团石油管工程技术研究院T

22、UBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingX80 管线钢管止裂韧性预测BATTELLE 双曲线双曲线全尺寸数据库全尺寸数据库修正系数修正系数全尺寸验证全尺寸验证?中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beij

23、ingX80数据库中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingX80全尺寸气体爆破试验中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing爆破试验结果中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingDWTT能量中油集团石油管工程

24、技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingX80全尺寸气体爆破试验 采用了采用了0.8及及0.72设计系数设计系数 LSAW及及HSAW两种类型的钢管两种类型的钢管121918.4mm 国际上首次进行了国际上首次进行了X80HSAW钢管的试验钢管的试验 国际上首次进行了富气国际上首次进行了富气X80钢管的试验钢管的试验 0.72设计系数采用设计系数采用1.42的修正系数可以保证止裂性能的修正系数可以保证止裂性能 与与LSAW钢管相比钢管相比HSAW钢管具有更良好的止裂性能钢管具有更良

25、好的止裂性能 断口分离降低材料的止裂性能断口分离降低材料的止裂性能 对高强度管线钢管对高强度管线钢管DWTT能量可以更准确描述钢管的能量可以更准确描述钢管的止裂性能止裂性能中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingX80及X100爆破数据库2.4？X100靠钢管自身韧性止裂的可能性及止裂器的必要性中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 Beijing结结 语语天然气管线钢管关键技术要求 化学成分组织/强度韧性对高强度管线钢管需要更严格的技术要求选择合适的试样形式对高强度管线钢管拉伸性能测试至关重要板材屈服强度要求与钢管成型方式密切相关BTC加修正系数的方法可以有效预测X80的止裂韧性X100高强度管线的断裂控制技术还有待深入研究中油集团石油管工程技术研究院TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC石油天然气用高性能钢技术论坛 June 7, 2022 BeijingTHANKS FOR YOUR ATTNETIONTHANKS FOR YOUR ATTNETION