高強度管線鋼及鋼管的技術要求

高強度管線鋼及鋼管的技術要求霍春勇中油集團石油管工程技術研究院

天然氣管線鋼/管的開發(fā)和應用高強度鋼管技術要求化學成分顯微組織強度斷裂控制結語內容高強度天然氣管線鋼/管的開發(fā)和應用管線鋼研究應用進展國內外對比研究開發(fā)應用國際國內鋼管技術規(guī)范APISPEC5LISO3183-1/2/32007年協(xié)調一致增加了高強度鋼管的相關要求X90X100X120API43版API44版高強度管線鋼管高強度、高韌性良好的焊接性母材---低C微合金TMCP大口徑鋼管，LSAWHSAW管線鋼及鋼管的技術要求以APISPEC5L為基礎，增加補充技術要求化學成分顯微組織非金屬夾雜物限制拉伸性能—屈強比、屈服強度上限韌性---CVN、DWTTNDT檢驗驗收規(guī)則中國天然氣管線鋼管化學成分要求197019801990200020100.20C0.025S0.12C0.010S0.20Pcm0.010C0.008S0.21Pcm0.09C0.005S0.21PcmX80X70X65X60X520.09C0.005S0.23PcmPipedesignationMassfraction,baseduponheatandproductanalyses%MaximumCarbonequivalenta

%MaximumCb

SiMnbPSVNbTiOtherCEPcmL245MorBM0,220,451,200,0250,0150,050,050,04e0,430,25L290MorX42M0,220,451,300,0250,0150,050,050,04e0,430,25L320MorX46M0,220,451,300,0250,0150,050,050,04e0,430,25L360MorX52M0,220,451,400,0250,015ddde0,430,25L390MorX56M0,220,451,400,0250,015ddde0,430,25L415MorX60M0,12f0,45f1,60f0,0250,015gggh0,430,25L450MorX65M0,12f0,45f1,60f0,0250,015gggh0,430,25L485MorX70M0,12f0,45f1,70f0,0250,015gggh0,430,25L555MorX80M0,12f0,45f1,85f0,0250,015gggi0,430,25L625MorX90M0,100,55f2,10f0,0200,010gggi―0,25L690MorX100M0,100,55f2,10f0,0200,010gggi0,25L830MorX120M0,100,55f2,10f0,0200,010gggi0,25對PSL2焊管的化學成分要求－ISO31832007-3-15西氣東輸二線X80天然氣管線鋼管成分要求C0.09Mnc)1.85P0.022S0.005Si0.42Nba)0.110Va)0.06Tia)0.025Al0.06N0.008Cu0.30Cr0.45Mo0.35Ni0.50B0.0005CEPcm,0.23X80化學成分要求HTPNbMax.0.080.11管線鋼的組織要求管線鋼的組織形態(tài)F+PAFB在西氣東輸X70鋼管規(guī)范中明確了針狀鐵素體型組織的要求X65X70X80X100對X70及X80鋼級提出了帶狀組織控制要求管線鋼的組織要求管線鋼的強度要求鋼板成型過程屈服強度變化板材性能的要求，目標是鋼管性能取樣方向API規(guī)定：橫向基于應變設計，環(huán)焊縫匹配，縱向性能強度測試試樣形式：圓棒與板狀試樣屈服強度確定屈強比的要求成型過程∪UOEJCOESPIRAL材料的應變歷史成型過程試驗UOEU-ingO-ing擴徑展平的板狀樣圓棒試樣試驗展平試驗內壓壓拉拉拉拉外拉壓拉壓拉拉JCOE內壓拉拉拉拉外拉拉壓拉拉螺旋管內壓拉拉拉外拉壓拉拉鋼管強度要求和板材強度強度變化與D/t比有關與管線鋼組織狀態(tài)有關鋼管強度測試結果試樣形式：板狀圓棒試樣形式對鋼管強度測試結果的影響SAWH（Ave）棒狀試樣：566MPa矩形試樣：541MPa屈服強度差異：25MPa

SAWL（Ave）棒狀試樣：644MPa矩形試樣：573MPa屈服強度差異：71MPa試樣形式對板材強度測試結果的影響板卷（Ave）棒狀試樣：553MPa矩形試樣：570MPa屈服強度差異：-17MPa鋼板（Ave）棒狀試樣：557MPa矩形試樣：581MPa屈服強度差異：-24MPaHSAW/COILLSAW/PLATE展平板樣圓棒樣板狀、圓棒、環(huán)擴試驗對比環(huán)擴樣圓棒樣分散性小展平板狀分散性大三種試樣形式橫向屈服強度試驗結果的對比板狀試樣及圓棒試樣S-S曲線板--管屈服強度變化HSAWLSAW斷裂控制啟裂韌性母材焊縫金屬熱影響區(qū)

CVN延性長程裂紋的擴展

母材上臺能

CVN保證延性斷裂韌脆轉變溫度--DWTT天然氣管線鋼/管的韌性要求天然氣管線裂紋擴展模式斷裂速度120-250m/s250-450m/s>450m止裂韌性—延性斷裂控制ISO3183:2007版序號止裂預測方法適用范圍鋼級輸送壓力MPa管徑D、壁厚tmm介質1Battelle簡化公式≤X80≤7.040<D/t<115單相氣體2Battelle雙曲線模型≤X80≤12.040<D/t<115/3AISI公式≤X70/D≤1219mm;t≤18.3mm單相氣體4EPRG指南/≤8.0D<1430mm;t<25.4mm單相氣體預測值在100J以上時，需要修正；X90以上鋼級都不適用，全尺寸氣體爆破試驗？BTC預測止裂韌性時需考慮的因素—算例

全尺寸爆破試驗驗證管線止裂韌性的最可靠的方法鋼管直徑／壁厚／壓力／溫度／氣體組分鋼管按照韌性大小排列止裂韌性基于實際止裂鋼管的韌性值來確定管線設計重要參數(shù)超出現(xiàn)有實物試驗數(shù)據庫時采用

全尺寸爆破試驗X80管線鋼管止裂韌性預測BATTELLE雙曲線全尺寸數(shù)據庫修正系數(shù)全尺寸驗證?X80全尺寸爆破試驗數(shù)據庫舉例X80數(shù)據庫X80全尺寸氣體爆破試驗爆破試驗結果DWTT能量X80全尺寸氣體爆破試驗采用了0.8及0.72設計系數(shù)LSAW及HSAW兩種類型的鋼管1219×18.4mm國際上首次進行了X80HSAW鋼管的試驗國際上首次進行了富氣X80鋼管的試驗0.72設計系數(shù)采用1.42的修正系數(shù)可以保證止裂性能與LSAW鋼管相比HSAW鋼管具有更良好的止裂性能斷口分離降低材料的止裂性能對高強度管線鋼管DWTT能量可以更準確描述鋼管的止裂性能X80及X100爆破數(shù)據庫2.4？X100靠鋼管自身韌性止裂的可能性及