X100_X120管线钢的研发和生产

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X100_X120管线钢的研发和生产

国外焊管

X100/X120管线钢的研发和生产

肖英杰,孙常全 编译

(中油管道检测技术有限责任公司,河北廊坊065000)

摘 要:详细介绍了采用高强度管线钢进行天然气传输的经济效益以及高强度管线钢的研究现状,从高强度大直径管线钢的试验和生产实际出发,对材料性能及部分服役行为进行了描述。

关键词:X100管线钢;X120管线钢;焊接材料;轴向焊缝

中图分类号:TG142.1 文献标志码:A 文章编号:1001-3938(2010)05-0067-05

Research&Develop m ent and Production of X100/X120P ipeli n e Steel

Ed ited and translated by X I A O Y i n g jie,SUN Chang quan

(Ch i na P etro leu m P i p eline Ins p ection T ec hno logy Co.,Ltd.,Langfang065000,H ebei,China) Abstrac t:T h i s article de ta iled l y i ntroduced econo m ic bene fits of trans m itti ng gas adopti ng p i peli ne stee l w ith h i gh streng t h,and research curren t status of p i peli ne stee lw ith hi gh streng t h.It i ntroduced m ater ial perfor m ance and part serv ice behav ior fro m t wo aspects o f p i peli ne stee l w ith h i gh streng t h and large dia m eter,such as test and practi ca l produc ti on.

K ey word s:X100p i peli ne stee;l X120p i peli ne stee;l w e l ding m ater i a;l ax i a l we l d

0 前 言

高强度管线由于其潜在的巨大经济效益,已在全世界范围内掀起了研发热潮。目前,X80管线钢代表了高强度管线钢的技术发展水平,而近期研发出的X100高强度钢仅能在小规模测试段管线中使用。

为了更好地了解X100管线钢在使用过程中的各种性能,欧洲钢管公司参与了欧洲煤钢联营(ECSC)的测试管工程。此项工程对高压、高强度近海天然气输送管线的重要技术指标,包括管线钢的制造过程、现场焊接、弯曲性能以及对管线安全性起重大决定作用的裂纹扩展行为等方面进行了研究。

1 高强度管线钢的研发

目前,投入使用的X80或更高等级管线钢的制造方法包括热轧-快速冷却。采用这种方法,成功地生产出了高强度NbT i微合金化材料,其碳含量较低,具有优异的现场焊接性能。使用这种热轧-快速冷却方法制造高强度板材钢时,在其中添加M o,Cu,N i等元素可以使板材的强度达到X100钢级水平。对于X120钢材,还要进行形变热处理,对其性能进一步优化。另外,还要添加Nb,T i和B作为微合金元素。新研发的材料具有相当优异的力学性能。

1.1 X100管线钢的研究开发

欧洲钢管公司致力于X100管线钢的研发工作,以满足市场对提高管线钢强度的要求。为了在强度、韧性和焊接性三者间找到最佳平衡点,欧洲钢管公司尝试了各种不同的方法来生产高强度材料。多次生产经验证明,采用两阶段轧制方式,同时采用中等碳含量、中等碳当量以及最佳冷却工艺是实现预期目标的最佳选择。

欧洲钢管公司采用上述方法已生产了上百吨的X100管线钢管。产品壁厚为12.7~25.4mm。并对各种壁厚的管线钢管的强度进行了测试,测试结果(见图1)表明,不同壁厚的管线钢管几乎具有相同的强度。另外还使用圆棒试样进行了拉

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焊管 第33卷第5期 2010年5月

伸试验,仍然获得了较高的屈强比。但与X70管线钢相比,其延伸率降低。图2给出了在-20 下对不同壁厚的管线钢管进行DWT 试验结果。一般来说,壁厚越小,剪切面积越大,主要是由于X100钢具有相对较高的碳当量和强度水平,焊缝和HAZ 金属的韧性都受到了限制,壁厚越厚表现越明显。同时,碳含量的降低,使得X100钢具有令人满意的手工或机械现场焊接性能。

出于对技术可行性和有效降低成本两方面的

考虑,对X100管线钢在实际服役条件下的力学性能进行重新评估和定位非常必要。

为评价管线钢的服役行为,研究者们对其进行了一系列不同的测试。图3反映了时效处理对夏比冲击功的影响。从图3可以看到,经过250 /h 下30m in 的时效热处理的钢管,服役后的韧性只发

生了很小程度的下降。

图3 经过时效热处理的 914mm 16mm X 100

管线钢管服役后夏比冲击测试结果

此外,对X100管线钢还进行了现场冷弯性能测试,同样得到了令人满意的结果。1.2 X120管线钢的研发

目前的管线钢标准尚未对X120钢级的性能做出明确的规定,因此,对X120管线钢性能的主要目标是使其最小屈服强度达到827MPa ,同时,最小拉伸强度要达到931M Pa 。在-30 的测试温度下,其夏比冲击韧性至少达到231J 才能保证其裂纹停止扩展。在落锤撕裂试验中,要使剪切面积达

到75%,其脆性转变温度要低于-20 。表1对

表1 X120管线钢的性能要求

屈服强度/M Pa 抗拉强度/M Pa -30 夏比冲击功/J -20 CTO D /mm DBTT /

-20 D W TT S A /%

屈强比/%

827

931

231

0.14

<-50

75

93

X120管线钢性能的具体要求进行了总结。1.2.1 微观组织及化学成分设计

要使管线钢性能达到X120等级标准,唯一有效途径是通过控制其微观组织结构,形成以下贝氏体为主的贝氏体相。由于它同时具有高的位错密度和非常精细的亚结构,这种下贝氏体微观组织可以使材料具有超高强度和足够的韧性。

在低C 、低P 含量的钢材中,要想获得上述微观组织,必须对其化学成分进行精心设计。母材

合金包括Cu,N ,i C r 和M o ;V,Nb ,T i 作为微合金化元素。除此之外,B 也是一种有效的微合金化元素。要想提高奥氏体的硬度,足够的B 元素是必不可少的。它能有效阻碍奥氏体向铁素体的转变,有力地促进了贝氏体组织的形成。为了强化B 的微合金化效果,必须降低C 含量。由于材料的C 含量在一定范围内分散分布,并非定值,最终导致了板材强度水平的不同。要特别指出的是,必须避免B 与N 和O 的结合。当w (M n)

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2010年5月

1.9%时,碳当量应该保持在0.50%~0.55%之间,磷化物含量约为0.23%。X120钢基本化学成分见表2。

表2 X120钢基本化学成分% w(C)w(S i)w(M n)w(Nb)w(T i)w(N)Pc m

0.060.23 1.910.0420.0170.0040.23

1.2.2 板材轧制工艺参数

为达到强度与韧性的最佳结合,材料的微观组织晶粒必须非常细小。通过精心选择板材的轧制工艺参数,如:再热温度、终轧温度、变形量及加速降温条件,可以获得所需的细小微观组织。

再热温度选择适当,可以使初始奥氏体晶粒尺寸达到最佳值,这给轧制过程中控制材料的机械性能提供了好的起点。此外,在轧制第一阶段,尽可能地提高变形量对于细化再结晶奥氏体晶粒具有非常重大的意义。终轧必须在接近A r3转变点时进行,这样可以保证没有发生再结晶的奥氏体压扁到合适程度。这种压扁的奥氏体具有高的位错密度,在加速冷却过程中转变为晶粒细小的下贝氏体。终轧后加速冷却过程的主要工艺参数冷却速度为20 /s以及低于400 的终冷温度。

1.2.3 板材产品及其力学性能

在对合金设计和工艺参数有了基本认识的基础上,试生产了一系列厚轧钢板。从表3中可以看到,产品的屈服强度、拉伸强度、夏比冲击韧性、D WT性能以及微观组织等力学性能已经完全达到了预期目标。

表3 X120管线钢板的力学性能

R t0.5/ M Pa R p0.2/

M Pa

R m/

M Pa

R t0.5/R m R p0.2/R m

A50/

%

-30

冲击功/J

843108711280.750.9614.3250

1.3 管材成型参数的修正

使用超高强度钢板制造具有较小管壁厚度的管材所面临的最大挑战来自于材料较大的弹性回复。这种弹性回复是由于材料具有高的屈服应力造成的,因此具有较大弹性范围。特别是生产过程中,这种弹性回复将对其成型产生非常大的影响。它导致钢板不能嵌入O形压力机中,发生脱落现象。

另外,还对U形压力过程以及冲孔形状进行了有限元计算。图4给出了有限元计算的结果。从中可以看到,在成型后产生大的弹性回复以及传统的U形压力工具。这样的钢板不能嵌入O

形压力机中。

图4 U形压力成型后的弹性回复以及传统的U形冲孔

另外,为了找到UOE成型的最佳工艺参数,在计算中还对U形压力工具的形状进行了修正,如图5所示。计算出的U形压力工具的形状可以减小材料的弹性回复,同时钢板也可以嵌入O 形压力机中。此外可以肯定,O形压力成型后钢

管的椭圆度也达到了理想数值。

图5 修正后U形压力工具的形状

2 直缝埋弧焊接亟待解决的问题

目前,广泛采用多丝埋弧焊技术对直缝管线钢管进行双道次焊接。由于此方法所需的热输入较高,对X120钢将会产生一些不可忽视的影响。

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第33卷第5期 肖英杰等:X100/X120管线钢的研发和生产

(1)要考虑与轴向焊缝相邻的母材的软化问题。在X80和X100钢中某种程度上也同样存在该问题。在X120钢中添加V 元素,利用它的沉淀强化效果,可以使该问题得以解决。

(2)对于具有高强度的X120钢,要连续使用埋弧焊,因此,所采用焊材必须具有足够高的强度和韧性匹配。要解决这个问题,需要从正确选择焊材的化学成分与降低每道次的输入热量两方面着手。

(3)目前,焊缝方向与壁厚方向上单位长度的每道次热输入的平均值为2kJ ,这个数值需要降低至理想大小(如 1.5kJ)。另外,现有的生产经验还不足以对焊缝两边母材的软化进行定量估算,它与管壁厚度有很大关系。

3 新型焊材与低热输入焊接技术

为摸索直缝埋弧焊接新工艺以及焊丝-焊剂的最佳组合,研究者们使用X120厚钢板进行了大量的焊接试验。表4给出了3种(A,B ,C )焊丝-焊剂组合下所焊焊缝的主要化学成分。

表4 不同焊接金属的化学成分

组合编号主要成分质量分数/%

w (C )w (S i)w (M n )w (C r)w (N i )w (M o)P c m /%C10.060.301.930.981.570.830.33C20.060.321.941.001.600.830.33B10.070.471.980.351.040.400.27B20.070.502.010.351.120.410.28A10.050.261.950.210.220.520.25A2

0.05

0.26

1.99

0.20

0.21

0.56

0.22

注:1-内焊;2-外焊

通过降低每道次的热输入,对现有的焊接技术进行了改进和优化。低热输入焊接技术可以使热影响区的软化降为最低,同时还提高了热影响区的韧性。另外,还通过调整焊接电流和电压,确定了焊接过程的最佳工艺条件。

研究者还对试验用焊缝横向抗拉强度进行了测试。其中,有部分试样排除了焊缝补强。结果发现,无论是否存在焊缝补强,所有试样在焊缝金属(WM )或在热影响区(HAZ)中都发生了断裂。不同焊丝-焊剂组合条件下的试验研究结果见表5。

表5 不同焊缝的横向焊接抗拉强度

组合编号

抗拉强度/M Pa 裂纹位置C 1024~1025HAZ 956~986HAZ *B 976~1013HAZ 914~918WM *A

860~865HAZ 777~779

WM *

注:*表示排除了焊缝补强。

4 直缝埋弧焊管管线钢管性能

实验室研究结果成功地转化为生产,已用压管机生产了大直径管线钢管产品。表6为样品管埋弧焊缝的主要化学成分。

表6 样品管埋弧焊焊缝的主要化学成分

位置

主要成分质量分数/%

w (C )w (S i )w (M n)w (C r)w (N i )w (M o)Pc m /%外焊

0.060.29 1.880.91.30.820.32内焊

0.06

0.30

1.87

0.8

1.3

0.75

0.32

压扁横向焊接试样,分别在无焊接补强和有焊接补强的条件下,对焊缝的强度进行检验。结果表明,不同情况下裂纹的位置发生变化,并且绝大多数试样在热影响区发生失效。与实验室得到的结论不同,实际情况中裂纹源并不是在软化了的热影响区形成,而是在更接近于熔合线处形成。焊缝的力学性能见表7。

表7 焊缝力学性能

屈服强度/M Pa 抗拉强度/M Pa 屈强比/%延伸率/

%

-20

C V /J 780

941

83

18.5

64

另外,从轴向焊缝处取拉伸试样,对焊接金属的强度进行测定。结果表明,焊接金属的抗拉强度与母材所需的强度值相符,但其屈服强度没有达到X120钢级的要求。因此,所有测量到的抗拉强度值都可以反映母材的强度,并且它们都超过了规定的最小值(931J)。

由于压扁的横向焊缝拉伸试样出现了意料之外的失效,对试样进行了HV 2硬度测试,测试范围从焊缝金属到热影响区,测试结果见表8。最低硬度值出现在熔合线附近的热影响区,此结果与横向焊缝拉伸测试结果一致。

70 焊 管

2010年5月

表8 不同测试区域的硬度分布

检测位置HV 2焊缝金属311,301熔合线附近271,265热影响区

296,295

X120管线钢焊接接头硬度HV 10测试点分布如图6所示,硬度测试结果见表9。可见,无论母材、热影响区还是焊接金属的硬度值都小于350HV 10

图6 X120管线钢焊接接头的H V 10硬度测试点

表9 X120管线钢硬度测试结果

测试点标号

HV 10测试点标号

HV 101348122942330133033326143064273

15299531716302629217279729718276829119268928920333102902133211

294

22

348

图7与图8反映的是轴向焊缝的韧性情况。测试中缺口的位置为25/50/25。在-20 的测试温度下,并不是每次都达到了预期值84J 。由于材料具有较高的强度水平,因此轴向焊缝与热影响区的韧性受到了限制。

5 结 论

未来几十年内,世界对能源的需求将保持持续增长的态势,迫切要求一种经济、有效的方法来进行天然气从产地到用户之间的输送。大直径管线输送则是天然气输送最安全、最有效的方法。X80管线钢管的使用,极大地降低了输送成本,这一点已得到证实。目前,其作为近海天然气输送管的研发工作已经完成。但是,要实现天然气的长距离输送还需进一步降低其生产成本。X100/X120高等级管线钢管的使用应该是解决此问题的有效方法。

译自:

SC HW I NN V.D eve lop m ent and P roducti on o f

L i nepi pe Steels i n G rade X100and X120[C ] 中国石油学会石油储运专业委员会.X100/X120级高性能管线钢国际高层论坛会论文集.北京:[出版者不详],2005:120-136.

译者简介:肖英杰(1978-),女,2002年7月毕业于哈尔滨师范大学英语专业,在中油管道检测技术有限责任公司市场部从事国际市场营销工作。

收稿日期:2009-08-27

编辑:黄 勇

71 第33卷第5期 肖英杰等:X 100/X120管线钢的研发和生产

排水管道施工工艺流程图

排水管道施工工艺流程图 施工方案审批监理工程师检查 测量放线测量复核 沟槽开挖 平基混凝土浇筑混凝土强度检验 下管、稳管 管座混凝土浇筑混凝土强度检验抹带 养护 沟槽回填检测压实度

⑴测量放线 由专业测量人员会同勘测单位进行测量控制及 水准点的交桩手续,接桩后及时组织测量人员对水 准点及导线点进行复测,并引测道路中心、雨污水 管线中心,引测临时水准点。 ⑵沟槽开挖 根据实际土质情况和开槽深度,采取坡度1:1沟槽放坡,具体施工时,再结合实际土质情况予以 调整。以保证安全的工作面宽度和边坡坡度。 ⑶验槽 首段土方挖至设计标高后,应及时通知设计、 监理、建设单位共同验槽,验收合格后方可进行下 道工序。其余各段沟槽,开挖至设计高程时,均应 请监理验收并进行隐蔽工程签认。 ⑷管基施工 开挖完成并报监理验槽合格后,重新放线定位,采用全站仪控制管道中心线;用水准仪直接架在沟 底测量,每5米一个测站,控制高程,浇筑10cm厚C15混凝土垫层。 ⑸下管、安管

①钢筋混凝土平口管 养护待管基强度满要求后,用白灰撒放管道中线进行管道安装。采用吊车安装并设专人指挥。测量 人员跟班作业,负责控制管道中线及高程;校正、 稳固管道采用预制砼垫块 排水管管口伸入井室30mm,管顶砖砌圈加固,以减少管顶压力。采用20号10×10钢丝网、2.5cm 厚1:2.5水泥砂浆抹带,插入管基深10~15cm,在抹带施工前,将抹带宽度内管外壁凿毛、刷净、润湿。浇筑C15混凝土管座。待混凝土强度达到要求 时即可回填。 (6)回填 沟槽内砖、石、木块等杂物清除干净,沟槽内不 得有积水,保持降排水系统正常运行,不得带水回填。回填从管道两侧平衡进行,回填土分层夯实(每层20cm),回填土最小压实度(轻型击实标准):路槽底50cm范围内最小压实度98%,路槽底50-150cm 范围内最小压实度95%,150cm范围内最小压实度90%。回填时每压实层进行密实度取样,经检验合格 再进行上层回填。

中厚板综述分析

综述(中厚板) 西安建筑科技大学材料成型及控制工程0902 XX 2013,0401 1.中厚板简介 中厚钢板大约有200 年的生产历史,它是国家现代化不可缺少的一项钢材品种,被广泛用于大直径输送管、压力容器、锅炉、桥梁、海洋平台、各类舰艇、坦克装甲、车辆、建筑构件、机器结构等领域。具品种繁多,使用温度要求较广(-200~600),使用环境要求复杂(耐候性、耐蚀性等),使用强度要求高(强韧性、焊接性能好等)。 一个国家的中厚板轧机水平也是一个国家钢铁工业装备水平的标志之一,进而在一定程度上也是一个国家工业水平的反映。随着我国工业的发展,对中厚钢板产品,无论从数量上还是从品种质量上都已提出厂更高的要求。板是平板状、矩形的,可直接轧制或由宽钢带剪切而成,与钢带合称板带钢。 2.中厚板生产的总体概况 根据《2011中国钢铁工业年鉴》,中国现有中厚板轧机总生产能力为9331万t/a,2012年共生产中厚板7221万t,其中特厚板708万t、厚板2432万t、中板4081万t。 近年来,国内中厚板不仅在产量上增长迅速,而且在品种开发方面也取得了很大成绩。目前已经开发出了屈服强度高于960Mpa级的高强工程机械用钢,高强韧耐磨钢NM360,NM400,NM500,NM550也已经能生产,并分别制定了国家标准。低温压力容器钢方面,已经开发出确保-196℃低温韧性的LNG储罐用9Ni钢,中温抗氢钢15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1VR;开发出的抗拉强度610MPa级的Q420qE钢板已经成功应用于南京大胜关高铁大桥;屈服强度级别为420、460MPa 的高建钢也已应用于水立方、鸟巢等重大工程项目中。并已能生产460、550MPa级超高强船板、海洋平台用钢及690MP A级齿条钢;X80级管线用钢已经成功大批量应用于西气东输二线,并具备了X100及X120超高强韧管线钢的生产能力;用于第3代核技术建造反应堆安全壳用钢板SA738GRB也已国产化。

年产150万吨中厚板车间工艺设计.docx

.................大学 本科生毕业设计开题报告 题目:年产150万吨中厚板车间工艺设计 学院:冶金与能源学院 专业:材料成型及控制工程 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 2015年11 月15 日 一.选题背景 1.1题目来源 冶金行业经过了近8年的高速发展,行业的钢材产能已经达到近6亿吨/年。已有和在建的中厚板生产线近70条,中厚板生产能力达到接近7000万吨/年。但是国际金融危机的影响和国内经济周期的调整,钢铁产品市场成了典型的买方市场。冶金企业如何在这一轮经济调整中,实现技术和产品的转型成了决定企业生存的关键。各中厚板生产厂纷纷根据自身的技术装备特点、技术研发能力、市场客户需求确定自己的产品战略定位。综合实力强的企业,全力体现出产品的差异化战略,坚持不懈地开发生产其他企业无法生产或难于生产的市场短线、高档产品。高档次产品开发离不开性能控制技术,性能控制的新技术不仅提高钢板的性能,还可以带来生产成本的降低。 1.2项目概述: 经过对国内外中厚板市场现状的分析以及前景预测,综合对当地各种物料供应、能源等其它资源的分析,我们选择区域与资源优势居一体的唐山曹妃甸地区作为建厂厂址,设计一座年产量150万吨4300热轧中厚板车间,并且能够生产规格齐全、性能优良,能满足市场需求的产品。 1.3中厚板简介 中厚钢板:厚度大于4mm的钢板属于中厚钢板。其中,厚度4.0-20.0mm的钢板称为中厚板,厚度20.0-60.0mm的称为厚板,厚度超过60.0mm的为特厚板。 中厚板的用途: 中厚板主要用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁等行业,并且随着国民经济建设其需求量非常之大,范围也十分广。 (1)造船钢板:用于制造海洋及内河船舶船体。要求强度高、塑性、韧性、冷弯性能、焊接性能、耐蚀性能都好。 (2)桥梁用钢板用于大型铁路桥梁。要求承受动载荷、冲击、震动、耐蚀等。 (3)锅炉钢板:用于制造各种锅炉及重要附件,由于锅炉钢板处于中温(350℃以下)高压状态下工作,除承受较高压力外,还受到冲击,疲劳载荷及水和气腐蚀,要求保证一定强度,还要有良好的焊接及冷弯性能。 (4)压力容器用钢板:主要用于制造石油、化工气体分离和气体储运的压力容器或其

管线钢综述

综述 管线钢指用于输送石油、天然气等的大口径焊接钢管用热轧卷板或宽厚板。管线钢在使用过程中,除要求具有较高的耐压强度外,还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。随着石油、天然气消费量的增长,其输送的重要性显越发突出,尤其是长距离输送。而提高输送效率,提高输送的经济效益就要通过加大输送管道口径,提高输送压力来解决。从而提高了对高级别、高性能管线钢的需求。 国外高级别管线钢呈现强劲的发展趋势,从20世纪70年代初期X65管线钢开始投入使用,80年代X70级管线钢逐渐被引入工程建设,1985年API标准中增加了X80钢级,随后X80开始部分在一些管线工程中使用,并很快就投入到X100和X120管线钢的开发试制工作。有关X100最早的研究报告发表于1988年,通过大量工作已形成很好的技术体系。高级别管线钢概述我国管道建设正处于大力发展阶段,因此管线钢的发展也非常迅速。20世纪50~70年代管线钢主要采用A3钢和16Mn钢;70年代后期和80年代采用从日本进口的TS52K钢(相当于X52级钢);90年代,管线钢主要采用的X52、X60、X65级热轧板卷主要由宝钢和武钢生产供应。“八五”期间成功研制和开发了X52~X70级高韧性管线钢,并逐步得到广泛应用。西气东输工程采用了X70级管线钢并逐渐向X80过度。国内管线钢生产技术现状分析由于市场要求单管输气量不断提高。我国早期四川、西北地区的天然气管道采用X52及以下钢级、426mm以下管径的管线钢管,设计年输气量在10亿m3/a以下;陕京一线第一次采用了X60钢级、

D660mm管线钢管设计年输量提高到33亿m3/a;西气东输一线采用X70钢级、D1016mm管线钢管,设计年输量提高到170亿m3/a;最近建设的西气东输二线管道,采用X80钢级、D1219 mm管线钢管,设计年输量提高到300亿m3/a。 这种单管输气量不断提高的趋势仍在持续。当前国际上新一轮巨型天然气长输管道,单管输气量将达到450亿-500亿m3/a的水平。干线一般采用X80钢级,具有输送距离长、采用更高工作压力和大管径输送的特点。 一个具有代表性的项目是正在建设的俄罗斯巴甫年科沃-乌恰天然气管道。管线长度1100km,采用1420mm管径和K65(类似于X80)钢级,输送压力11.8MPa,单管设计输气量约500亿m3/a,计划于2012年第三季度进行系统调试。 另一个有代表性的项目是拟在北美建设的阿拉斯加北坡天然气外输管道,管道的输送能力约465亿m3/a,管线长度2737km,采用1219mm管径和X80钢级,将阿拉斯加北坡丰富的天然气资源输送到加拿大和北美市场。 我国也已在规划研究未来多条西气东输管道(西三线~西八线)的方案。包括将单管输气量提高到400亿~500亿m3/a的多种方案都在研究之中。 由于西气东输二线采用的X80钢级、管径1219mm,12MPa工作压力的方案只能达到300亿m3/a的输气能力,要将输气能力进一步提高到400亿-500亿m3/a,只能进一步提高输送压力和管径。

中厚板生产现状与工艺变化研究

中厚板生产现状与工艺变化研究 摘要:我国的中厚板生产技术将伴随钢铁工业的迅猛发展及下游产业的需求变化而快速发展。中厚板生产产品的发展趋势是以高强、专用特殊板为主,生产技术的发展趋势是以TMCP和微合金化为主,辅之以满足下游用户特殊需要的探伤、喷丸和热处理等工艺。在供求关系上,目前的中低档产品供大于求,通过3~5年时间将达到供求的动态平衡,逐步实现高档次、高质量产品100%国产化。 关键词:中厚板;轧机工艺;装备发展 近几年,我国的中厚板轧机发展较快,产品和工艺装备的升级也如雨后春笋。但要真正生产高档次的钢板,仍有一些差距。目前,国内外石油、天然气系统需求的高强、高压、耐候、耐蚀和抗裂等特殊要求的管线、石油储罐和石油平台用钢等,仍不能满足需求。所以我国的中厚板生产也同我国的钢铁工业一样,需要有一个从量到质、从大到强的转变。 1、我国中厚板轧机生产线现状 1.1中厚板轧机现状 就中厚板轧机而言,目前可以分为三类:即4300mm和5000mm的主轧机为A 类。近两年建成投产的生产线具有轧制压力大(80MN~100MN)、板幅宽、前后工序配套能力强等优势,瞄准的是中厚板的高端产品。厂家主要以大型国有企业和技术实力较雄厚的企业为主,如宝钢、鞍钢和沙钢等;B类主要是以3.5m轧机为代表的中档水平轧机,其轧制压力居中偏高(50MN~70MN),前后工序的配套正在逐步完善,主要被技术实力雄厚、目前还不能生产高端产品的企业拥有,如首钢和济钢等;C 类轧机以生产传统的中低档产品为主,主要由一些老企业和部分新兴的民营企业所拥有,如营口和文丰等。目前各大钢铁企业和具备一定实力的企业在扩张规模的同时,也在工装水平上和配套工序上对中厚板工艺进行新一轮的升级和技术改造,甚至是异地建设全新的中厚板厂,这些升级改造后和新建的装备将全面提升我国中厚板产品的品质和档次。可以预计,在2008年之前,对于我国国民经济需要的高档中厚板产品国内即可具备一定的生产能力。就像欧洲一位钢铁专家断言,目前中国已具有世界上最先进的钢铁装备,不出3年,中国就会成为世界钢铁强国。根据钢协的统计,近几年我国中厚板轧机的规格、数量。 1.2中厚板轧钢生产线工艺装备的现状 中厚板轧钢生产线的工艺装备是在钢坯质量一定的前提下保证最终产品质量的重要环节。以往的轧钢厂是以轧机为中心,其余的装备往往是因陋就简,尤其是在以普材为主的生产厂更是如此。轧制中厚板时尽管在加热和精整工序上采取了一些保护措施,如不产生划伤、提高剪切质量等,但是随着产品质量、品种规格、产品档次和用途等市场因素的变化,各生产厂已开始逐步重视并对整个工艺线进行分析、升级和改造。由于历史原因,我国中厚板轧机生产线的总体装备水平与国外先进厂家还存在一定的差距。主要体现在: (1)规模小,装备水平低; (2)加热炉大部分为推钢式,加热能力和质量保证能力差; (3)轧机能力差距大,一是3m以下的轧机占总量的80%左右;二是轧制压力大部分为30MN~50MN; (4)后部精整能力不足,因陋就简。如矫直机能力不足,几乎没有冷矫;纵剪能力

管道工艺流程图画法

工艺流程图和管道及仪表流程图的绘制方法

1总则 1.1 目的 为了规范工艺流程图设计的内容及表示方法,提高设计质量,特编制本标准。 1.2 范围 1.2.1 本标准规定了工艺流程图的绘制方法﹑详细设计(施工图设计)阶段的管道及仪表流程图﹑基础设计(初步设计)阶段的工艺管道及仪表流程图﹑外来流程图的编制﹑计算机辅助设计规定等要求。 1.2.2 本标准适用于北京机电院高技术股份有限公司焚烧处理装置的“工艺流程图”(PFD)和“管道及仪表流程图”(PID)设计。对于有特殊要求的项目,须结合具体情况,灵活运用。 1.3 引用标准 编制本标准时,借鉴下列标准和相关资料。 HG 20557~20559 《化工装置工艺系统工程设计规定》 HG/T 20646.1 《化工装置管道材料设计内容和深度规定》 HG/T 20646.2 《化工装置管道材料设计工程规定》 HG/T 20646.3 《化工装置管道材料控制专业技术管理规定》 HG/T 20646.4 《化工装置管道材料控制专业提出的设计条件》 HG/T 20646.5 《化工装置管道材料设计技术规定》 HGT 20679 《化工设备、管道外防腐设计规定》 HG/T 20645 化工装置管道机械设计工程规定 GB/T 4272 《设备和管道保温技术通则》

GB/T 8175 《设备和管道保温技术导则》 GB/T 11790 《设备和管道保冷技术通则》 GBJ 126 《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》GB 50253 《工业管道施工及验收规范》 GB 50264 《工业设备及管道绝热工程设计规范》 2 工艺流程图的绘制方法 工艺流程图的图例见附录A 流程图代号规定。 2.1 接受条件和来源 a) 设计开工报告;(设计主责) b)工程设计基础资料;(设计主责) c)材料备忘录;(设计主责) d)工艺设备表或工艺发表的文件;(设计主责) e)用户的规定和说明;(用户文件) f)设备数据表和图;(设备设计者) g)机泵数据表;(设计主责) h)操作要求;(设计主责) i)工艺控制图或工艺控制要求;(控制主责) j)设备布置图;(设计主责) 2.2 名称 定名为工艺流程图(简称PFD)。 2.3 图纸规格

管线钢综述

管线钢综述 欧阳高凤 摘要:本文对管线钢的大概发展历程、成分冶金、显微组织、力学性能、轧制工艺、焊接性及焊接工艺进行了论述,从而能够了解管线钢的发展,为课题研究打下基础。 关键词:管线钢成分显微组织力学性能生产工艺焊接工艺发展 1 管线钢的大概发展历程 半个多世纪以来,随着石油和天然气的开发和需求量的增加,从而带动了管线钢的发展。由于管道运输具有经济、方便、安全等特点,进入二十一世纪以来,管线钢呈现蓬勃发展的趋势。我国管线钢的应用和起步较晚,过去已铺设的油、气管线大部分采用Q235和16Mn钢。我国开始按照API标准研制X60、X65管线钢,并成功地与进口钢管一起用于管线铺设。90年代初宝钢、武钢又相继开发了高强高韧性的X70管线钢,随后成功研制了X80管线钢,X70和X80管线钢已大量应用于油气管道运输中。近几年开发的高强韧的X100和X120管线钢还处在试验阶段,应用方面还比较少。 在我国,石油、天然气的运输基本上已经实现了管道运输。但是与世界上工业发达国家相比,国内的管道运输在质量上和数量上都存在很大差距。中国虽然为世界的主要石油出产国之一,但输油输气的管道不足世界管线总长度的百分之一,而且普遍存在输送压力低、管径小的缺点。随着我国油气资源的进一步开发利用,西气东输的工程实施,油气管线向长距离、大口径发展是必然趋势。下面从管线钢的冶金成分、显微组织、力学性能、生产工艺及焊接工艺等方面,进一步较详细的介绍管线钢的发展。 2 管线钢的冶金成分的发展 管线钢和其他的微合金钢一样,都是在传统的C-Mn钢的基础上加上合金元素。合金元素主要以Nb、Ti、V或少量的Mo、Cu、Ni、Cr及B为主,以这些合金元素来对管线钢进行合金设计,以达到不同的强度等级及性能要求。 管线钢的冶金成分的发展大致经历三个阶段。第一阶段为1950年以前,是以C-Mn和C-Mn-Si钢为主的普通碳钢,强度级别在X52以下。第二阶段为1950-1972年,在C-Mn钢的基础上引入微量的Nb、Ti、V,通过相应的热轧和轧后处理工艺,提高了钢的综合性能,生产出X60及X65级别的钢。第三阶段为1972年至今,这一阶段合金化的发展特点为微合金的多元化,相继又加入少量的Mo、Cu、Ni、Cr及B,结合控轧控冷的新工艺,生产出综合性能优异的管线钢,主要以X70和X80管线钢为主,X100和X120管线钢在试验研究阶段。 下面具体论述以下管线钢中这些合金元素或微合金元素的作用及添加量。2.1 碳 碳是最传统的合金元素、强化元素,而且也是最经济的元素,但它对钢的可焊性影响很大。碳是影响焊接性能最敏感的一个元素,所以20多年来管线钢的碳含量是逐步趋向于低碳或超低碳方向发展。而且随着含碳量的增加,韧性下降,偏析加剧,抗HIC和SSC的能力下降。因此,随着管线钢级别的提高,碳含量应逐渐降低。管线钢的含碳量从开始的1.0%左右逐步降低,最低可达到0.01%。

中厚板开题报告

燕山大学 本科毕业设计(论文)开题报告 课题名称:中厚板轧机压下规程及滚系结构设计 学院(系):机械学院 年级专业: 09级轧钢 学生姓名: 指导教师: 完成日期: 2013-03-22 一、国内外中厚板轧机国内外研究动态,选题的依据和意义 中厚板轧机是用于轧制中厚度钢板的轧钢设备。在国民经济的各个部门中广泛的采用, 它主要用于制造交通运输工具(如汽车、拖拉机、传播、铁路车辆及航空机械等)、钢机构件 (如各种贮存容器、锅炉、桥梁及其他工业结构件)、焊管及一般机械制品等。习惯于将厚度 在4~20毫米范围内的钢板成为中板,将厚度为20~60毫米的钢板称为厚板。 1、世界中厚板轧机发展状况[1] 1864牛美国创建了世界上第一套三辊劳特式中板轧机,推广于世界。到了1891年,美 国钢铁公司霍姆斯特德厂,为了提高钢板厚度的精度,投产了世界上第一套四辊可逆式厚板 轧机。1918午卢肯斯钢铁公司科茨维尔厂,建成了—套5230mm四辊式轧机,这是世界上第 一套5m以上的特宽的厚板轧机。 1907年美国钢铁公司南厂为了轧边,首次创建了万能式厚板轧机,在当时还是十分新奇 的。南厂在1931年还建成了世界上第一套连续式中厚板轧机,在精轧机组后设精整作业线, 用于大量生产厚度为10mm左右的中板。欧洲国家中厚钢板生产也是比较早的。1910年,捷 克斯洛伐克投产了一套4500mm二辊式厚板轧机。1913年,西班牙建成一套二辊式厚板轧机。 1937年英国投产了一套3810mm中厚板轧机。1940年,德国建成了一套5000mm四辊式厚板轧 机。1939年,法国建成了一套4700mm四辊式厚板轧机。1940年,意大利投产了一安4600mm 二辊式厚板轧机。这些轧机都是用于生产机器和兵器用的钢板,多数是为了满足二战备战的 需要。第二次世界大战期间,美、苏、英、法、德、意、日、加等八国制造了军舰和坦克等 武器,先后投产一批厚板轧机。20世纪50~60年代宽厚板轧机建设较多的是美国,当时以 4064mm式厚板轧机为主,此期间美国建有3米级及3米以下轧机8台,4064mm厚板轧机7 台,特宽轧机(≥5000mm)1台。 60年代后期至70年代初期厚板轧机的领先地位转向日本,这时期日本建有4724mm双机 架四辊式厚板轧机5套。1976年~1977年间日本建设3套5500mm特宽厚板轧机,1974年住 友鹿岛厂将5335mm粗轧机改造为5450mm轧机。建设这种特级厚板轧机主要是为生产φ1626mm 大直径uoe钢管用宽钢板和20~30万吨级油轮用钢板。 1984年底,法国东北钢铁联营公司敦刻尔克厂在4300mm轧机后增加一架5000mm厚板轧 机,增加了产量,并扩大了品种。1984年底,苏联伊尔诺斯克厂新建了一套5000mm宽厚板 轧机,年产量达10万吨,以满足大直径焊管和舰艇用宽幅厚板的需求。1985年德国迪林根 冶金公司迪林根厂将4320mm轧机换成4800mm轧机,并在前面增加一架特宽的5500mm轧机, 以满足1625mm大直径doe焊管用板需求。1985年12月日本钢管公司福山厂新制一套 4700mmhcw型轧机,替换原来的轧机,更有效地控制板形,以提高钢板产量。 近来电子计算机的应用使轧机提高了自动化控制程度。中厚板轧机普遍采用了液压 agc(钢板厚度自动控制系统)。中厚板的精度和生产效率大幅度提高。神经网络和遗传算法相 结合的方法对中厚板轧制过程的轧制参数进行预测,进一步提高了轧制参数控制模型的预测 精度和泛化能力[2-4]。 国外中厚板轧机发展主要有这几个特点:(1)从扩大产量型转向提高尺寸精度及表面质

高级别管线钢概述

高级别管线钢概述 管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口经焊接钢管用热轧卷板或宽厚板。管线钢在使用过程中,除要求具有较高的耐压强度外,还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。随着石油、天然气消费量的增长,其输送的重要性显越发突出,尤其是长距离输送。而提高输送效率,提高输送的经济效益就要通过加大输送管道口径,提高输送压力来解决。从而提高了对高级别、高性能管线钢的需求。 1、国内发展概况 我国管线钢的起步较晚,国内生产符合API5L标准的管线工程设计要求的管线钢仅有10多年的历史,X60~X70级管线钢已在国际市场上占有一定的地位,目前国内已投入生产的X80级管线钢质量也达到了国际先进水平,X100级管线钢已经研制出来。随着国内冶金技术装备水平的提高,我国能生产管线钢板卷的企业逐渐增多,但是能够生产X70及以上级别的钢厂仅有宝钢、武钢、鞍钢、舞钢、等。近两年来,许多钢铁厂加大了对高级别管线钢的研究开发,宝钢已研发出X120级别的管线用钢板。 21世纪是我国输气管建设的高峰时期。“西气东输”管线采用大口径、高压输送管的方法,这条管线全长4167km,输送压力为10MPa,管径为1016mm,采用的钢级为X70、厚度4.6mm,-20℃的横向冲击功≥120J。从西气东输工程钢材与钢板的国产化率统计看(表1.1)[1],此项目X70钢材与钢管的总国产化率并不高,说明我国迫切需要加速高钢级管线钢宽厚板生产能力的建设。从总体上来看,我国X80级别以上高级别管线钢与国际上还有很大的差距,同级别管线钢的开发与应用整整比发达国家晚了近30年。 表1.1西气东输工程钢材与钢板的国产化率统计 2、国外发展概况 国外高级别管线钢呈现强劲的发展趋势,从20世纪70年代初期X65管线钢开始投入使用,80年代X70级管线钢逐渐被引入工程建设,1985年API标准中

冶炼管线钢生产工艺

冶炼管线钢的工艺设计

摘要: 本文主要介绍了管线钢的基本概念,技术要求,及冶炼X65工艺过程中的一些具体措施和参数。最后介绍了轧制过程中的具体方法和参数及实验结果 前言: 该片文章主要研究了管线钢X65在冶炼和轧制过程中需要采取的相应措施,以及采取这些工艺措施的原因,对最后获得钢采取试验测试的方法来验证其化学和力学性能是否满足要求。 1.管线钢的概述 1.1概念 管线钢主要用于石油、天然气的输送。制造石油天然气集输和长输管或煤炭、建材浆体输送管等用的中厚板和带卷称为管线用钢(LPS)。目前管线钢的型号主要有X60、X65、X70、X80、X100等。 1.2管线钢类型 管线钢可分为高寒、高硫地区和海底铺设三类。从油气输送管的发展趋势、管线服役条件、主要失效形式和失效原因综合评价看,不仅要求管线钢有良好的力学性能,还应具有耐负温性、耐腐蚀性、抗海水和HSSCC性能等,在成分和组分上要求“超高纯、超均质、超细化”。 1.3技术要求 (1)高强度。管线钢的强度指标主要有抗拉强度和屈服强度。在要求高强度 的同时,对管线钢的屈强比(屈服强度与抗拉强度)也提出了要求,一般要求在0.85-0.93的范围内。 (2)高冲击韧性。管线钢要求材料应具有足够高的冲击韧性(起裂、止裂韧性)。对于母材,当材料的韧性值满足止裂要求时,其韧性一般也能满足防止起裂的要求。 (3)低的韧脆转变温度。严酷地地域、气候条件要求管线钢应具有足够低的韧脆转变温度。DWTT的剪切面积已经成为防止管道脆性破坏的主要控制指标。一般规范要求在最低运行温度下试样断口剪切面积≥极85%。 (4)优良的抗氢致开裂(HIC)和抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能。 (5)良好的焊接性能。钢材良好的焊接性对保证管道的整体性和野外焊接质量至关重要。 这其中难点和重点是高韧性,高强度、高韧性是通过控冷技术得到贝地、氏体铁素体组织来保证的。 对于优质管线钢,夹杂物含量应达到下表水平: 优质管线钢中有害元素含量的要求

中厚板生产工艺介绍

目录: 一、中厚板概述 二、热轧总厂中厚板分厂概况 三、中厚板分厂轧钢生产工艺 四、中厚板性能 一、中厚板概述 1、中厚板是国家现代化不可缺少的一项钢材品种,被广泛用于大直径输送管、压入容器、锅炉、桥梁、海洋平台、各类船舰、坦克装甲、车辆、建筑构件、机器结构等领域,其品种繁多,使用温度要求广泛(-20℃——600℃),使用环境要求复杂(耐候性、耐蚀性等),使用强度要求高(强韧性、焊接性能好等)。一般厚度在4mm以上的为中厚板(4——20mm的为中板,20——60mm为厚板,60mm以上的为特厚板)。 2、中厚板一般有较高的综合机械性能。力学性能要求有:强度、塑性、硬度、冲击韧性、刚度等。工艺性能要求有:焊接性能、淬透性、加工性、耐候性、耐蚀性、耐磨性、耐疲劳性、高温特性、低温特性等。 二、热轧总厂中厚板分厂概述: 1、热轧总厂中厚板分厂是我国中厚板行业的重要的基地,年产量向80万吨迈进。主要产品有:造船用结构钢板、桥梁用钢板、锅炉用钢板、压力容器用钢板、优质碳素结构钢板、普通碳素结构钢板、低合金高强度结构钢板、工程机械用钢板、耐火耐候高层建筑用钢板、特殊用途钢板等。先后为三峡工程、芜湖长江大桥、武汉军山长江大桥、武汉阳逻长江大桥、天兴洲公铁两用长江大桥、国家大剧院、北京电视塔、国家体育场、国家图书馆、北京奥运工程、国家石油战略储备工程、青藏铁路等国家重点工程提供了大量的优质钢板,许多产品都取代了进口的产品,成为“双高”产品中的佼佼者。 2、中厚板分厂主要的设备有:板坯修磨机、二座推钢式加热炉和一座步进式加热炉,立辊轧机、二辊轧机、四辊轧机各一座,控轧控冷系统,矫直、剪切、精整设备齐全,并有国内先进的热处理设备(三座常化炉) 三、热轧总厂中厚板分厂生产工艺 热轧总厂中厚板分厂生产工艺流程框图如下:

管线钢

管线钢 一、管线钢的概述 1、概念 管线钢主要用于石油、天然气的输送。制造石油天然气集输和长输管或煤炭、建材浆体输送管等用的中厚板和带卷称为管线用钢(LPS)。石油钢的强度一般要求达到600~700MPa;钢中O、S、P、N、C总含量不大于0.0092%;钢中脆性Al2O3夹杂和条状Mn夹杂为痕迹状态。 管线钢主要用于加工制造油气管线。油气管网是连接资源区和市场区的最便捷、最安全的通道,它的快速建设不仅将缓解铁路运输的压力,而且有利于保障油气市场的安全供给,有利于提高能源安全保障程度和能力。 2、管线钢类型 管线钢可分为高寒、高硫地区和海底铺设三类。从油气输送管的发展趋势、管线服役条件、主要失效形式和失效原因综合评价看,不仅要求管线钢有良好的力学性能,还应具有耐负温性、耐腐蚀性、抗海水和HSSCC性能等。这些工作环境恶劣的管线,线路长,又不易维护,对质量要求都很严格。 3、管线钢的消费和生产现状 (1)消费状况 为了把这些自然气输送到主要的消费区域,建设输送管线是必不可少的。目前“西气东输”项目已经建成,今后还将建设的主要管线有陕京二期、中俄自然气管线(东线、西线)、以及中亚或俄罗斯至上海自然气管线,终极与“西气东输”管线形成“两横、两纵”的自然气干线。 目前,原油、自然气管网已经具有相当规模,成品油输送管道相对较少,目前仅占全部输送量的40%,将来计划修建3万km,管径在Ф500mm左右,壁厚在10mm以下,以X65为主。未来10年,我国将建设5万km的油气管道,均匀每年需要展设近5000km,每年自然气管道需要钢材近400万t。 随着管道输送压力的不断进步,油气输送钢管也相应迅速向高钢级方向发展。在国际发达国家,20世纪60年代一般采用X52钢级,70年代普遍采用X60~X65钢级,近年来以X70为主,而国内城市管网以X52、X65为主。目前国内主干线输气管最大压力为10MPa,最大直径能够达到Ф1016~1219mm,以X65、X70应用为主,X80也有应用,但用量未几。随着国内输气管的延长和要求压力的进步,X70、X80将成为主流管线钢。 (2)管线管的生产情况 随着国内冶金技术装备水平的进步,我国能生产管线钢板卷的企业逐渐增多,但是能够生产X70及以上级别的钢厂仅有宝钢、武钢、鞍钢、舞钢、

工艺管道及仪表流程图

工艺管道及仪表流程图(PID)校审提纲 1总则 1.1 编制目的 工艺管道及仪表流程图(PID)是工艺系统专业人员最重要的设计成品,是工厂和装置安装设计的依据。工艺管道及仪表流程图应能清楚地表示出设备、管道、阀门、管件及仪表等方面的内容。 为了保证工艺管道及仪表流程图编制的完整,确保设计质量,特编制本提纲。 本提纲提出了PID的校核要点和审核要点,指导校核人或审核人进行校核、 审核工作,但不约束校核人、审核人注意的范围。 PID的校审由工艺系统专业校审人员、安全专业校审人员及仪表专业校审人员共同完成 1.2 适用范围 本提纲适用于PID设计成品图的校核、审核。中间版PID的校核、审核可以参考。 1.3 相关文件 《工艺系统专业基础工程设计阶段文件内容规定》 《工艺系统专业详细工程设计阶段文件内容规定》 《工艺系统专业设计质量控制程序》 《管道及仪表流程图的版次及内容规定》 《道及仪表流程图图例、符号规定》 《工艺管道及仪表流程图绘制规定》 《公用系统管道及仪表流程图绘制规定》 《管道标志编制规定》 《设计文件校审及签署规定》(QW-0407-95) 《质量职责规定》(QW-0101) 2 PID的校核要点 2.1 设备校核 2.1.1 设备是否齐全(包括备用设备),并标有正确位号、名称。 2.1.2 成套供货的机组有否清楚表示出制造厂供货内容、范围及界面条件。 2.1.3 塔、容器的安装标高及设备之间的相对标高该注的有否遗漏,已注的是否 正确、合理。 2.1.4 设备管口是否表示齐全,其法兰的压力等级、口径与其连接管道的法兰等 级、口径是否相一致,法兰体系是否相匹配。 2.1.5 与设备连接的公用系统管道及管径,对于有不同参数或等级的公用系统, 有否标注其参数或等级 2.1.6 某些表示设备特征的内件,如塔板形式等有否表示。

国内管线钢生产技术现状分析

3月5日 国内管线钢生产技术现状分析 我国管道建设正处于大力发展阶段,因此管线钢的发展也非常迅速。20世纪50~70年代管线钢主要采用A3钢和16Mn钢;70年代后期和80年代采用从日本进口的TS52K钢(相当于X52级钢);90年代,管线钢主要采用的X52、X60、X65级热轧板卷主要由宝钢和武钢生产供应。“八五”期间成功研制和开发了X52~X70级高韧性管线钢,并逐步得到广泛应用。西气东输工程采用了X70级管线钢。目前针对X80高钢级管材的研究和应用,石油部门与冶金部门联合开展了10余顶国家基础研究与攻关、应用基础研究和技术开发项目;其中包括国家“973”项目“高强度管线钢的重大工艺基础研究”,中油集团技术开发项目“X80管线钢管的开发与应用”、“X80管线钢的焊接及高韧性焊材选择”等等。本文针对目前国内管线钢生产技术要求及其标准应用现状进行了系统研究。 1、管线钢的组织分类及其特性 随着合金设计、冶炼水平和轧制工艺的发展,具有不同特性、适用于多种条件的管线钢已经生产,它应用了微合金钢发展的一切成果。铁素体-珠光体组织为第一代微合金管线钢,强度级别X42-X70;针状铁素体管线钢为第二代微合金管线钢,强度级别范围可覆盖X60-X90。其中管线钢的组织结构是决定其使用性能和安全服股的内部根据。目前,按照组织形态归类,管线钢具有以下3种典型的类型:(1)铁素体-珠光体钢和少珠光体钢 60年代后期在国外发展起来的第一代管线系列钢(X52-X70强度级),称为铁素体+珠光体管线钢。它以高纯净(S≤0.010%,N≤60ppm,N+O+P+S≤150ppm)和细晶粒(10~15μm)的铁素体+(5%~15%)珠光体为基体,综合使用微量碳(C 0.05%~0.10%),微量的铌,钒,钛 (Nb+V+Ti≤0.12%)。国产的X52-X65级管线钢为控轧C-Mn-Nb-Ti或C-Mn-Nb-Ti-V系列铁素体-珠光体型微合金钢。少珠光体管线钢的典型化学成分有Mn-Nb,Mn-V,Mn-Vb-V等。一般含碳量小于0.1%,铌、钒、钛的总含量小于0.10%,代表钢钟是60年代末的X56、X60和X65。这类钢突破了传统铁素体-珠光体钢热轧正火的生产工艺,进入了微合金化钢控轧的生产阶段。具有铁素体-珠光体和少珠光体的管线钢,通过采用微合金化和控制轧制等强化手段,在保证高韧性和良好焊接性的条件下,可将20mm的宽厚板提高到500~550MPa的极限水平。 (2)针状铁素体和超低碳贝氏体钢 典型成分为C-Mn-Nb-Mo,一般碳含量小于0.06%。为了把碳当量保持在较低水平上,强度在X70级以上的制管带钢必须采用贝氏体铁素体组织,钼合金化是获得这种组织最成功的技术。依靠成分调整,降碳、提锰和添加钼以及轧后采取较高的冷却强度,易形成这种贝氏体类型的铁素体组织,是X65-X80级高强度韧性管线钢的主要成分规范。针状铁素体钢通过微合金化和控制轧制,综合利用晶粒细化、微合金化元素的析出相与位错亚结构的强化效应,可使钢的屈服强度达到650MPa以上,-60℃的冲击韧性达80J。 针状铁素体管线钢是西气东输工程选用的管线钢种。这种钢从合金设计、冶炼工艺、轧制工艺到管材显微组织状态都与第一代的管线钢不同。该钢特征是进一步提高纯净度(C≤0.05%,S≤0.005%, P≤0.010%,N≤30ppm,P+S++N≤100ppm),使用钙处理硫化物,在连铸过程中采用电磁搅拌和动态软压下措施。在钢的基体中加入微量钼(0.2%~0.4%)以促使针状铁素体的形成,并用适量铜、镍、铬强化基体;在高温动态再结晶临界温度上下温度区间进行控制轧制,通过在线强制加速冷却,进一步细化晶粒度(平均3~8μm),使其铁素体基体的均匀化程度提高,位错密度增加。这种钢具有比铁素体- 珠光体型管线钢更好的焊接性能(Pcm≤0.20),其对脆性断裂,硫化氢或二氧化碳引起的阳极腐蚀(点蚀),应力腐蚀(SCC),硫化氢应力腐蚀断裂(SSC),氢诱发裂纹(HIC),延性断裂(DDF)六个方面的“抗力”要比其它钢种高得多。 超低碳贝氏体钢在成分设计上,选择上碳、锰、铌、钼、硼、钛的最佳配合,从而在较大冷却速度范围内部都形成完全的贝氏体组织。超低碳控轧贝氏体钢的屈服强度可望提高至700~800MPa,因而超低碳贝氏体钢被誉为21世纪的控轧钢。

管线钢成分及标准

一、管线钢概述 1、简介 管线要求含碳量较低,而靠提高锰含量,添加铌、钛、钒、钼等微量元素来保证其强度。对于管线钢,除了要求强度、塑性指标外,对于韧性指标的要求是它的一个突出特点,包括了钢板的冲击功、冲击转变温度和焊接热影响区与焊接金属的韧性指标。此外,还有应变时效、可焊性、应力腐蚀等指标要求。 2、管线钢类型 管线钢可分为高寒、高硫地区和海底铺设三类。从油气输送管的发展趋势、管线铺设条件、主要失效形式和失效原因综合评价看,不仅要求管线钢有良好的力学性能(厚壁、高强度、高韧性、耐磨性),还应具有大口径、可焊接性、耐严寒低温性、耐腐蚀性)、抗海水和HIC、SSCC性能等。这些工作环境恶劣的管线,线路长,又不易维护,(CO 2 对质量要求都很严格。 二、技术要求 1、性能要求 现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢,是高技术含量和高附加值的产品,管线钢生产几乎应用了冶金领域近20多年来的一切工艺技术新成就。目前管线工程的发展趋势是大管径、高压输送、高冷和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化,因此目前对管线钢的性能要求主要有以下几方面: (1) 高强度。管线钢的强度指标主要有抗拉强度和屈服强度;在要求高强度的同时,对管线钢的屈强比(屈服强度与抗拉强度)也提出了要求,一般要求在0.85-0.93的范围内。 (2)高冲击韧性。管线钢要求材料应具有足够高的冲击韧性(起裂、止裂韧性)。对于母材,当材料的韧性值满足止裂要求时,其韧性一般也能满足防止起裂的要求。 (3)低的韧脆转变温度。严酷地域、气候条件要求管线钢应具有足够低的韧脆转变温度。DWTT(落锤撕裂试验)的剪切面积已经成为防止管道脆性破坏的主要控制指标。一般规范要求在最低运行温度下试样断口剪切面积≥极85%。 (4)优良的抗氢致开裂(HIC)和抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能。 (5)良好的焊接性能。钢材良好的焊接性对保证管道的整体性和焊接质量至关重要。 管线钢的发展最显着的特征之一就是不断降低钢中的C含量,随着C含量的降低,

工艺管道及仪表流程

工艺管道及仪表流程 工艺流程图是化工生产的技术核心,包含了物料平衡、设备、仪表、阀门、管路等信息,无论是设计院的工程师、化工厂的工艺员,还是中控控制室的主操,能看能画工艺流程图,都是必不可少的技能。其中,了解工艺流程的控制系统是重中之重。只有这样,才能对一些工艺波动所造成的仪表故障,做到及时处理,排除故障的目的。工艺流程图:即Process Flow Diagram,简称PFD,由工艺专业完成, 它包含了整个装置的主要信息、操作条件(温度、压力、流量等)、物料衡算(各个物流点的性质、流量、操作条件等 都在物流表中表示出来)、热量衡算(热负荷等)、设计计算(设备的外形尺寸、传热面积、泵流量等)、主要控制点及 控制方案等。相同作用且规格相同的设备只需画出一台即可。工艺管道及仪表流程图;即Piping Instriment Diagram.简称PID。PID是在PFD的基础上,由工艺、管道安装和自控等专业共同完成。需要画出所有的设备、仪表、管道及其规格、保温厚度等内容,是绘制管道布置图的主要依据。PID 图是在工艺包阶段就开始形成初版,随着设计阶段的深入,不断补充完善深化,它分阶段和版次分别发表。PID各个版次的发表,表明了工程设计进展情况,为工艺、自控、设备、电气、电讯、配管、管机、管材、设备布置和给排水等专业

及时提供相应阶段的设计信息。PID是基础设计和详细设计中主要成品之一,它反映的是工艺设计流程、设备设计、设备和管道布置设计、自控仪表设计的综合成果。PID 图主要包含的内容1、用规定的类别图形符号和文字代号表示装置工艺过程的全部设备、机械和驱动机,包括需就位的备用设备和生产用的移动式设备,并进行编号和标注。 2、用规定的图形符号和文字代号,详细表示所需的全部管道、阀门、主要管件(包括临时管道、阀门和管件)、公用工程站和隔热等,并进行编号和标注。 3、用规定的图形符号和文字代号表示全部检测、指示、控制功能仪表,包括一次性仪表和传感器,并进行编号和标注。 4、用规定的图形符号和文字代号表示全部工艺分析取样点,并进行编号和标注。 5、安全生产、试车、开停车和事故处理在图上需要说明的事项,包括工艺系统对自控、管道等有关专业的设计要求和关键设计尺寸。也称带控制点的工艺流程图。是借助统一规定的图形符号和文字代号,用图示的方法把建立石油化工工艺装置所需的全部设备、仪表、管道、阀门及主要管件,按其各自功能,在满足工艺要求和安全、经济的前提下组合起来,以起到描述工艺装置的结构和功能的作用。因此,它不仅是设计、施工的依据,而且也是企业管理、试运行、操作、维修和开停车等各方面所需同的完整技术资料的一部分。通过工艺管道及仪表流程图可

管线钢知识

管线钢知识 石油和天然气的需求迅速增长,2011-2015年世界范围内管道建设的工程投资每年近400亿美元。 西气东输二线管道以高强度X80为管材,管径1219mm,压力12MPa,主干线全长4895km。2010年底的统计资料显示,我国已建立原油管道1.9*104km,天然气管道3.3*104km,成品油管道1.6*104km,油气管道总里程已达6.8*104km,2020年有望达到20*104km。同时,与我国的能源需求和先进国家的管道水平相比,我国管道建设还有巨大的需求和潜力。 一、管道工程面临的挑战与管线钢发展方向 ●管道的大管径、高压输送与高强度管线钢 由建立在流体力学基础上的设计计算可知,原油管道单位时间输送量与输送压力梯度的平方根成正比,与略大于管道直径的平方成正比。加大管道直径,提高管道工作压力是提高管道输送量的有力措施和油气管道的基本发展方向。 目前认为,输油管道合适的最大管径为1220mm,输气管道合适的最大管径为1420mm。在输送压力方面,提高压力的追求仍无止境。20世纪50-60年代的最高输送压力为6.3MPa(X52),70-80年代的最高输送压力为10MPa(X60-65),90年代后的最高输送压力达14MPa(X70-80)。近年来,国外一些新建天然气管道压力一般为10-15MPa,一些管道压力已超过20MPa(X100-X120)。 由管道设计准则可知,管道工程的大口径、高压输送这一目标可以通过增加钢管壁厚和钢管强度来实现。然而,提高管线钢的强度才是一种理想的选择。这是因为高强度管线钢的采用不仅可减少钢管壁厚和重量,节约钢材成本,而且由于钢管管径和壁厚的减少,可以产生许多连带的经济效益。据统计,在大口径管道工程中,25%-40%的工程成本与材料有关。一般认为,管线钢每提高一个级别,可使管道造价成本降低5%-15%。 ●管道的低温环境与高韧性管线钢 随着管道工程的发展,对管线钢韧性的技术要求日益提高,韧性已成为管线钢最重要的性能指标。为获取高韧性管线钢,可通过多种韧化机制和韧化方法,其中低碳或超低碳、纯净或超纯净、均匀或超均匀、细晶粒或超细晶粒以及针状铁素体为代表的组织形态是高韧性管线钢最重要的特征。 超纯净管线钢:S≤0.0005%、P≤0.002%、N≤0.002%、O≤0.001%和H≤0.0001%; 超细晶粒管线钢:通过严格控制控轧、控冷条件,目前可获得这种有效晶粒 大都在尺寸达到1-2um,因而赋予了管线钢优良的韧性。现代管线钢的A kv 可高达200-300J以上,50%FATT可达-45℃以下。经过精心控制的管线钢,其A kv 400-500J以上,DWTT的85%FATT可降至-60℃以下。 ●管道的大位移环境与大变形管线钢 所谓大变形管线钢是一种适应大位移服役环境的,在拉伸、压缩和弯曲载荷下具有较高极限应变能力和延性断裂抗力的管道材料。这种管线钢既可满足管道高压、大流量输送的强度要求和满足防止裂纹起裂和止裂的韧性要求,同时又具有防止管道因大变形而引起的屈曲、失稳和延性断裂的极限变形能力,因此大变形管线钢是管道工程发展的迫切需要,也是传统油、气输送管道材料的一种重要补充和发展。 大变形管线钢的主要性能特征是在保证高强韧性的同时,具有低的屈强比

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