《X80管線鋼管質(zhì)量控制技術(shù)》詳細(xì)介紹了X80管線鋼管的質(zhì)量控制技術(shù),主要包括焊縫超聲波分區(qū)檢測技術(shù)和鋼管焊縫數(shù)字射線檢測技術(shù)的應(yīng)用、高鋼級晶粒度顯示方法、M/A島顯示方法、屈服強(qiáng)度測試試樣選用方法、管端幾何尺寸測量技術(shù)等。對比分析了X80管線鋼夏比沖擊試驗、落錘撕裂試驗(DWTT)和斷裂韌性試驗的檢測方法和應(yīng)用。
《X80管線鋼管質(zhì)量控制技術(shù)》可供從事管線鋼和管線鋼管的研究、設(shè)計、生產(chǎn)以及從事管道設(shè)計、施工的從業(yè)人員閱讀,也可作為鋼管生產(chǎn)企業(yè)的材料、焊接和機(jī)械等有關(guān)專業(yè)人員的培訓(xùn)選修教材和參考書。
西氣東輸二線管道干線全長4895km,最高設(shè)計輸氣壓力12MPa,采用外徑1219mm、X80鋼級鋼管建造,是當(dāng)時設(shè)計壓力最高、輸量最大、距離最長、所使用鋼材等級最高的長輸管線。
西氣東輸二線管道穿越沙漠、丘陵、平原、水域、山地等復(fù)雜地域以及人口密集的城市,其安全可靠運行對于社會和自然環(huán)境具有非常重要的意義。保證管材本身的質(zhì)量是管道安全可靠運行最重要的基礎(chǔ)。
西氣東輸二線管道工程規(guī)模宏大,工程大規(guī)模采用X80鋼級鋼管,從X80鋼級的選用、1219mm管徑、12MPa輸送壓力的論證到鋼材、鋼管技術(shù)條件的研究制定,從原材料小批量試制到實現(xiàn)鋼材、鋼管的國產(chǎn)化,都面臨了嚴(yán)峻的考驗和挑戰(zhàn)。
在西氣東輸二線科研工作中,中國石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院精心組織了研發(fā)和科技攻關(guān)工作。針對西氣東輸二線管道的具體特點,在對X80管材關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)分析和試驗研究的基礎(chǔ)上,明確了西氣東輸二線X80管材所需技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中尚未確定的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),形成了西氣東輸二線用板材、焊管、感應(yīng)加熱彎管、管件等管材系列專用技術(shù)條件。在此基礎(chǔ)上,基于國際上全尺寸鋼管氣體爆破試驗數(shù)據(jù)庫、Battelle雙曲線模型以及GASDECOM軟件對西氣東輸二線的止裂韌性要求進(jìn)行了系統(tǒng)研究,提出了西氣東輸二線斷裂控制方案。同時針對西氣東輸二線多氣源的特點,研究開發(fā)了具有國際先進(jìn)水平的高壓輸氣管線減壓波分析預(yù)測軟件,用于西氣東輸二線工程天然氣氣質(zhì)確定和管道止裂預(yù)測,提出了西氣東輸二線天然氣組分的控制建議,形成了高壓輸氣管道止裂韌性預(yù)測專有技術(shù),豐富和發(fā)展了高壓輸氣管道止裂預(yù)測理論和方法。
石油管工程技術(shù)研究院全面系統(tǒng)地研究了西氣東輸二線X80管線鋼管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),并將研究成果納入西氣東輸二線相關(guān)板材/管材的技術(shù)條件,用于管材的制造、質(zhì)量控制和采購過程。形成了西氣東輸二線用X80/X70系列標(biāo)準(zhǔn)(17項正式標(biāo)準(zhǔn)及2項補(bǔ)充規(guī)定)。
依據(jù)形成的西氣東輸二線用板材、焊管、感應(yīng)加熱彎管、管件等管材系列專用技術(shù)條件,石油管工程技術(shù)研究院開展了一系列西氣東輸二線的X80板材和管材質(zhì)量評價工作。制定了《西氣東輸二線試制X80管材質(zhì)量評價工作安排和程序》,明確了試制評價方法和程序,對各板材、鋼管生產(chǎn)廠的三個階段(單爐試制、小批量試制、大批量生產(chǎn))的產(chǎn)品進(jìn)行了質(zhì)量評價工作,評價包括板卷(螺旋鋼管)頭、中、尾三個位置以及鋼板(直縫埋弧焊管)頭,尾兩個位置,評價試驗包括標(biāo)準(zhǔn)中要求的所有試驗項目。評價產(chǎn)品種類包括板卷、鋼板、螺旋縫埋弧焊管和直縫埋弧焊管。在進(jìn)行產(chǎn)品評價的同時,及時和各個生產(chǎn)廠進(jìn)行了技術(shù)交流,提出了存在問題和改進(jìn)措施,有力地保證了西氣東輸二線的順利實施。
在X80鋼管大規(guī)模生產(chǎn)階段,石油管工程技術(shù)研究院對西氣東輸二線所有鋼管進(jìn)行了監(jiān)造,其中,西段共用X80鋼管2852km,164×104t,東段共用X80鋼管2080km,113xl04t。
為確保西氣東輸二線工程用鋼管質(zhì)量,針對X80管線鋼管開展了質(zhì)量控制技術(shù)研究,主要包括:(1)結(jié)合西氣東輸二線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,開展配套的高鋼級厚壁油氣輸送鋼管檢驗技術(shù)研究,主要有鋼管理化性能檢驗、工藝質(zhì)量檢驗、幾何尺寸與外觀檢驗技術(shù)等。(2)運用質(zhì)量統(tǒng)計、可靠性分析等工具和理論,開展鋼管質(zhì)量關(guān)鍵影響因素的分析研究,提出針對性解決措施。(3)研究開發(fā)駐廠監(jiān)理管理系統(tǒng),建立駐廠監(jiān)理資源和鋼管數(shù)據(jù)共享平臺,實現(xiàn)了鋼管質(zhì)量的實時監(jiān)控分析,為管道全壽命周期質(zhì)量控制和安全管理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(4)開展“生產(chǎn)企業(yè)審核+制造過程監(jiān)造+成品鋼管抽查檢驗”的油氣輸送管監(jiān)督檢驗?zāi)J窖芯,保證工廠出廠鋼管100%受控。
通過研究,建立了一套高鋼級厚壁油氣輸送鋼管檢驗技術(shù)。提出的埋弧焊管焊偏量的測量方法已被IS03183和APISpecSL標(biāo)準(zhǔn)采納,形成的焊縫超聲波分區(qū)檢測技術(shù)、高鋼級晶粒度顯示方法、M/A島顯示方法、屈服強(qiáng)度測試試樣選用方法、管端幾何尺寸測量技術(shù)等,在西氣東輸二線鋼管生產(chǎn)檢驗中得到了應(yīng)用,為西氣東輸二線X80管線鋼管質(zhì)量控制提供了保障。研究計算了X80鋼管中夾雜物在拉伸、疲勞載荷下的臨界尺寸,為西氣東輸二線X80鋼管中超大尺寸夾雜物的質(zhì)量評價和判定提供了技術(shù)支持。開發(fā)了一套鋼管駐廠監(jiān)理管理系統(tǒng)軟件,實現(xiàn)了監(jiān)造數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實時查詢統(tǒng)計分析,建立了質(zhì)量問題案例庫及分析平臺,為西氣東輸二線鋼管質(zhì)量實時監(jiān)控提供了技術(shù)手段,為管道全壽命周期質(zhì)量控制和安全管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。運用質(zhì)量統(tǒng)計及可靠性分析等工具和理論,確定了影響鋼管質(zhì)量的關(guān)鍵因素,提出了針對性的解決措施,鋼管合格率達(dá)到98%以上,經(jīng)監(jiān)造的鋼管出廠合格率1000/o。建立了獨特的“監(jiān)督工廠質(zhì)量體系運行有效性和檢查產(chǎn)品質(zhì)量符合性”的駐廠監(jiān)理模式,并實施了“生產(chǎn)企業(yè)審核+制造過程監(jiān)造+成品鋼管抽查檢驗”的鋼管生產(chǎn)全過程質(zhì)量檢驗控制,保證了西氣東輸二線用鋼管的質(zhì)量。
1 概 述
1.1 X80管線鋼重要科研創(chuàng)新成果及應(yīng)用情況
1.2 西氣東輸二線X80管線鋼和鋼管系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.3 X80管線鋼產(chǎn)品開發(fā)及鑒定情況
1.4 西氣東輸二線X80管材生產(chǎn)和質(zhì)量狀況
1.4.1 西1219mm×18.4 mm x80螺旋埋弧焊管理化性能
1.4.2 西1219mmx22mm X80直縫埋弧焊管理化性能
1.4.3 管材金相組織
1.4.4 西氣東輸二線工程用。X80管線鋼管實物靜水壓爆破實驗結(jié)果
1.5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
2 高鋼級厚壁油氣輸送鋼管檢測技術(shù)
2.1 鋼管外觀尺寸的檢驗與驗收
2.1.1 電弧燒傷缺陷的檢驗與驗收
2.1.2 管端復(fù)合坡口的準(zhǔn)確測量
2.1.3 管端切斜的準(zhǔn)確測量
2.2 高鋼級管線鋼金相檢驗與評定技術(shù)
2.2.1 組織鑒別、帶狀組織和晶粒度評定技術(shù)
2.2.2 焊偏量金相檢測技術(shù)
2.2.3 馬氏體奧氏體(M/A)島的評定技術(shù)
2.3 高鋼級管線鋼韌性測試技術(shù)
2.3.1 焊縫夏比沖擊缺口精確定位裝置
2.3.2 落錘撕裂試驗方法
2.3.3 管線鋼斷裂韌性試驗方法
2.4 高鋼級管線鋼強(qiáng)度測試技術(shù)
2.4.1 試驗設(shè)備及方法
2.4.2 所用指標(biāo)對拉伸性能的影響
2.4.3 試樣尺寸對拉伸性能的影響
2.4.4 試樣幾何形狀對拉伸性能的影響
2.4.5 結(jié)論
2.5 高鋼級管線鋼低硫分析試驗
2.5.1 主要儀器和試劑和工作條件
2.5.2 實驗條件確定
2.5.3 實驗過程
2.5.4 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
3 拉伸與疲勞載荷下高鋼級管線鋼中夾雜物的微觀力學(xué)行為
3.1 試驗材料及實驗方法
3.1.1 試驗材料
3.1.2 試驗方案及原理
3.2 高鋼級管線鋼中夾雜物的基本特性
3.3 拉伸載荷下夾雜物導(dǎo)致高鋼級管線鋼裂紋萌生與擴(kuò)展的微觀行為
3.3.1 拉伸載荷下X80管線鋼中夾雜物導(dǎo)致裂紋萌生與擴(kuò)展的微觀行為
3.3.2 拉仲載荷作用下x100管線鋼中夾雜物導(dǎo)致裂紋萌生與擴(kuò)展的微觀行為
3.3.3 小結(jié)
3.4 疲勞載荷下.X80管線鋼中夾雜物導(dǎo)致裂紋萌生與擴(kuò)展的微觀行為
3.4.1 疲勞載荷過程中夾雜物的原位觀察
3.4.2 疲勞載荷作用下X80管線鋼中裂紋萌生壽命與所加應(yīng)力之間的關(guān)系
3.4.3 X80管線鋼中疲勞裂紋的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展速率
3.4.4 小結(jié)
3.5 大型夾雜物在管線鋼冶煉過程中的運動規(guī)律及夾雜物臨界尺寸
3.5.1 大型夾雜物在管線鋼冶煉過程中的運動規(guī)律
3.5.2 夾雜物臨界尺寸的提出
3.5.3 夾雜物臨界尺寸的計算
3.6 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
4 高鋼級厚壁鋼管焊縫自動超聲檢測方法與技術(shù)
4.1 鋼管焊縫主要缺陷的類型
4.1.1 氣孔
4.1.2 夾渣、夾雜物
4.1.3 未焊透、未熔合
4.1.4 裂紋
4.2 鋼管焊縫自動超聲檢測標(biāo)準(zhǔn)
4.2.1 概述
4.2.2 鋼管焊縫自動超聲檢測石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)介紹
4.3 鋼管焊縫自動超聲檢測存在的問題
4.3.1 標(biāo)準(zhǔn)中存在的問題
4.3.2 檢測中存在的問題
4.4 鋼管焊縫的自動超聲檢測方法
4.4.1 檢測探頭有效聲束寬度的計算
4.4.2 檢測原理
4.4.3 檢測可行性分析
4.4.4 檢測探頭的排列與布置
4.4.5 檢測閘門設(shè)置
4.4.6 人工缺陷選擇與對比試樣設(shè)計
4.4.7 檢測記錄與顯示
參考文獻(xiàn)
5 高鋼級厚壁鋼管焊縫數(shù)字射線檢測方法與技術(shù)
5.1 鋼管焊縫主要缺陷及其影像識別
5.1.1 裂紋
5.1.2 未熔合
5.1.3 未焊透
5.1.4 氣孔
5.1.5 夾雜物
5.1.6 咬邊
5.1.7 燒穿
5.1.8 點焊瘤
5.1.9 錯邊
5.1.10 焊接飛濺
5.2 鋼管焊縫數(shù)字射線檢測標(biāo)準(zhǔn)
5.2.1 鋼管焊縫數(shù)字射線檢測標(biāo)準(zhǔn)概述
5.2.2 鋼管焊縫數(shù)字射線檢測標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍
5.2.3 鋼管焊縫數(shù)字射線檢測石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
5.3 鋼管焊縫的數(shù)字射線檢測方法
5.3.1 數(shù)字射線檢測方法及其原理
5.3.2 數(shù)字射線檢測的表征參數(shù)
5.3.3 數(shù)字射線檢測圖像評定的影響因素
5.3.4 數(shù)字射線檢測的特點
5.3.5 鋼管焊縫數(shù)字射線檢測的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)