高强度管线钢及钢管的技术要求.

中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
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
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400
500
600
700
800
900
Rt0.5 on transverse round bar specimen, MPa
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750
700
650
600
550
500
SSAW
LSAW
450
400
400
450
500
550
600
650
700
750
钢管矩形试样屈服 强度（ MPa）
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西气东输二线X80 天然气管线钢管成分要求
C
Mnc)
X80化学成分
P
要求
S
Si
Nba)
Va)
Tia)
HTP
Al
Nb Max.
N
Cu
0.08 0.11
Cr
Mo
Ni
B
CE Pcm,
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0.09 1.85 0.022 0.005 0.42 0.110 0.06 0.025 0.06 0.008 0.30 0.45 0.35 0.50 0.0005 0.23 Beijing
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管线钢的组织要求
管线钢的组织要求
对X70及X80钢级提出了带状组织控制要求
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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
Cb 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,12f 0,12f 0,12f 0,12f 0,10 0,10 0,10
Mass fraction, based upon heat and product analyses %
Maximum
Si
Mnb
P
S
V
Nb
Ti
0,45
1,20
0,025
内容
➢ 天然气管线钢/管的开发和应用 ➢ 高强度钢管技术要求
➢ 化学成分 ➢ 显微组织 ➢ 强度 ➢ 断裂控制 ➢ 结语
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高强度天然气管线钢/管的开发和应用
0.09C 0.005S 0.21Pcm
0.010C 0.008S 0.21Pcm
0.09C 0.005S 0.23Pcm
1990
2000
2010
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400
螺旋管 板卷
450
500
550
600
6百度文库0
700
矩形试样屈服 强度（ MPa）
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板状、圆棒、环扩试验对比
➢圆棒样 ➢展平板样
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中国天然气管线钢管化学成分要求
X80 X70 X65 X60 X52
1970
0.20C 0.025S
1980
0.12C 0.010S 0.20Pcm
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高强度管线钢及钢管的技术要求
霍春勇
中油集团石油管工程技术研究院
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成型过程
∪ UOE
JCOE
SPIRAL
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材料的应变历史
UOE
内 外 JCOE 内 外 螺旋管 内 外
成型过程 U-ing O-ing 扩径
研究 开发
国际
应用
国内
管线钢研究应用进展国内外对比
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Beijing
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钢管技术规范
• API SPEC 5L • ISO3183-1/2/3 • 2007年协调一致
HSAW/COIL LSAW/PLATE
棒 状 试样屈服 强度（ MPa） 棒 状 试样屈服 强度（ MPa）
720
690
660
630
600
570
540
直缝管
510
钢板
480
480 510 540 570 600 630 660 690 720
矩形试样屈服 强度（ MPa）
700 650 600 550 500 450 400
• 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 X65
X80
状铁素体型组织的 要求
X70
X100
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– 增加了高强度钢管的相关要求 – X90 X100 X120
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API 43版
API 44版
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对PSL 2 焊管的化学成分要求 －ISO3183 2007-3-15
Pipe designation
L245M or BM L290M or X42M L320M or X46M L360M or X52M L390M or X56M L415M or X60M L450M or X65M L485M or X70M L555M or X80M L625M or X90M L690M or X100M L830M or X120M
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三种试样形式横向屈服强度试验结果的对比
环扩样 圆棒样 分散性小 展平板状 分散性大
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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
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试样形式对板材强度测试结果的影响
板 材棒 状 试样屈服 强度（ MPa）
750 700 650 600 550 500 450 400
400
PLATE COIL
450
500
550
600
650
700
压
压
拉
拉
压
拉
压
拉
拉
拉
压
拉
试验
展平的板状样 圆棒试
展平 试验
样
试验
拉拉
拉
压拉
拉
拉拉
拉
压拉
拉
拉拉
拉
压拉
拉
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钢管强度要求和板材强度
• 强度变化
700 X100
UOE
600
GRS 550, X80 500
X70
400
X60
X52
SWP
HFI
HRS
- UOE manufactured pipe - HFI welded pipe - SWP spiral weld pipe - Hot rolled seamless pipe
300 300
EPRG28VP3R
0,025
0,015
g
g
g
0,45f
1,70f
0,025
0,015
g
g
g
0,45f
1,85f
0,025
0,015
g
g
g
0,55f
2,10f
0,020
0,010
g
g
g
0,55f
2,10f
0,020
0,010
g
g
g
0,55f
2,10f
0,020
0,010
g
g
g
Other
e e e e e h h h i i i i
Carbon equivalenta %
Maximum
CE
Pcm
0,43
0,25
0,43
0,25
0,43
0,25
0,43
0,25
0,43
0,25
0,43
0,25
0,43
0,25
0,43
0,25
0,43
0,25
―
0,25
0,25
0,25
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0,015
0,05
0,05
0,04
0,45
1,30
0,025
0,015
0,05
0,05
0,04
0,45
1,30
0,025
0,015
0,05
0,05
0,04
0,45
1,40
0,025
0,015
d
d
d
0,45
1,40
0,025
0,015
d
d
d
0,45f
1,60f
0,025
0,015
g
g
g
0,45f
1,60f
试样形式对钢管强度测试结果的影响
900
800 Rt0.5 - transverse
x=y
flattened strip - round bar
SAWH（Ave） 棒状试样：566MPa 矩形试样：541MPa 屈服强度差异：25MPa
SAWL（Ave） 棒状试样：644MPa 矩形试样：573MPa 屈服强度差异：71MPa
• 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
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– 与D/t比有关 – 与管线钢组织状态有关
• 钢管强度测试结果
– 试样形式：板状 圆棒
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Figure 1: Comparison of the yield strength values measured on transverse flattened rectangular specimens with those
measured on中transver油se round b集ar specim团ens for d石ifferent p油ipe types管 工 程 技 术 研 究 院
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Rt0.5 on transverse flattened rectangular specimen, MPa 钢管棒 状 试样屈服 强度（ MPa）
750
板 材矩形试样屈服 强度（ MPa）
板卷（Ave） 棒状试样：553MPa 矩形试样：570MPa 屈服强度差异：-17MPa
钢板（Ave） 棒状试样：557MPa 矩形试样：581MPa 屈服强度差异：-24MPa
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