大直徑超厚Φ1 422 mm×25.4 mm螺旋埋弧焊管開發*

0 前 言

隨著石油天然氣需求不斷增加， 長輸管道單管輸量要求不斷提高， 從而對大直徑、 厚壁、 高鋼級管道的研究提出了迫切的要求。 以X80 鋼級管道為例， 采用Φ1 422 mm 厚壁管道輸氣方案， 輸氣量可達300～500 億m

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。 2016 年以來， 中俄東線已批量應用X80 鋼級Φ1 422 mm、壁厚為21.4～38.5 mm 直縫埋弧焊管及X80 鋼級Φ1 422 mm×21.4 mm 螺旋埋弧焊管。 但針對止裂性能優異的X80 鋼級螺旋埋弧焊管， 當前國內開發的最大壁厚為23 mm。 主要原因為X80 鋼級螺旋焊管用厚壁卷板軋制時， 壁厚方向表面和心部冷卻速率相差較大， 組織及力學性能均勻度難以控制， 且厚壁大直徑螺旋焊管成型難度大、 焊接質量要求高， 所以未見X80 鋼級及以上， 且壁厚超過23 mm 的大直徑螺旋埋弧焊管

。 針對以上問題， 本研究聯合國內鋼廠開發了25.4 mm 熱軋卷板， 攻克厚壁管材成型和焊接技術瓶頸， 成功試制出國內最大壁厚X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm螺旋埋弧焊管， 并對組織和性能進行了研究。

電視新聞節目形式也要進行創新，在我國涌現出大量新媒體的形勢下，電視新聞節目形式可以引入新技術，從而順應時代發展，提高新聞節目的黏性。如中央電視臺的《中國輿論場》，則引入了新型技術，為電視機前的觀眾呈現“在線觀眾席”，觀眾可以利用手機實現與新聞節目的互連，在搶占虛擬觀眾座位的同時可以在電視上看到自己的頭像。新聞節目主持人、在場嘉賓、大量網民、電視機觀眾實現了即時交流，結合各種新媒體的應用，觀眾可以及時表達自己的建議，傾聽嘉賓的講解。這種節目形式與傳統形式明顯不同，其強調新聞節目與觀眾的互動，具有較強的吸引力，因此一經播出就得到了大量觀眾的認同。

1 板材性能

1.1 化學成分

超厚壁X80 管線鋼具有高強度、 高韌性、 良好的焊接性能和一定的抗腐蝕能力， 隨著厚度增加， DWTT 控制難度急劇加大

。 為保證管體強度， 同時提高低溫沖擊性能， 在成分設計上采用低碳高Nb+Mo/Ni 合金設計， 開發出了1 550 mm×25.4 mm 厚壁X80 熱軋卷板。 成分設計時， 采用LF+RH 雙聯工藝， 降低S、 P 含量， 提高鋼水潔凈度， 降低偏析， 采用粗軋低溫快軋技術， 使精軋前再結晶奧氏體晶粒尺寸降低， 提高斷裂韌性； 采用0.07%～0.09%的Nb 微合金化提高晶粒細化效果； 加入適量Cr、 Mo 等提高鋼的淬透性， 確保厚壁熱軋卷板在層流冷卻過程中， 能有效縮小表面和心部的冷卻速率差， 從而確保板材厚度方向組織和力學性能的均勻穩定， 并促進針狀鐵素體（AF） 生成， 提高低溫韌性； 考慮產品的經濟性和綜合性能， 添加Ni 和Cu 元素， 利用固溶強化效果提高超厚壁板材的強度和斷裂韌性， 利用Ni 進一步提高鋼的低溫韌性。 X80 厚壁卷板化學成分設計見表1。

1.2 組織分析

超厚壁卷板需要加密冷卻， 從而穩定組織和性能。 1 550 mm×25.4 mm 規格X80 熱軋卷板金相組織如圖1 所示， 可以看出表面和中心組織均以細長的針狀鐵素體 （AF） 為主， 晶粒尺寸相差在1 μm 以內， 組織顯著細化， 有效晶粒尺寸細化到平均值6.2 μm， 采用定量金相估算組織含量， 結果顯示， 板厚邊部AF 組織占85%， 板厚中心AF 組織占82%。 成分中添加了較多的Mo 和Ni/Cu 來提高卷板的強韌性，組織呈現典型的針狀鐵素體類型， 晶界取向不一， 相互交錯。 由于AF 組織能夠在裂紋擴展過程中不斷改變裂紋方向， 增加有效距離， 粗軋低溫快軋技術形成的細小AF 晶界作為大角度晶界可以更有效地阻止裂紋傳播， 從而顯著提高熱軋卷板斷裂韌性和止裂性能， 且具有較高的強度和優良的抗腐蝕斷裂性能

。 Mo 元素的增加顯著提高了奧氏體的穩定性， 低溫組織特征明顯。

1.3 力學性能

對1 550 mm×25.4 mm 規格X80 熱軋卷板進行力學性能試驗， 試驗結果見表2。 -60 ℃卷板的沖擊功均可達到256 J， DWTT 在-20 ℃時剪切面積平均達到99%， 85%DWTT 的韌脆轉變溫度約為-30 ℃， 對于超厚壁X80 卷板而言， 表明卷板低溫韌性控制較好。

2 低應力成型技術

以大角度分布， 取向自由度大， 并具有很高的位錯密度， 這種組織使管材具有較高的強度和優良的抗斷裂性能， 同時HAZ 的B

組織強度較高，保證了厚壁焊接接頭的高強度和高韌性。

為得到低殘余應力的X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋焊管， 成型過程中， 由于壁厚產生成型抗力大， 需合理增大2 號輥的壓下量， 針對1 422 mm 大直徑， 調節設置轉盤角度69°25′，內輥角度69°5′， 外輥角度69°46′， 調節螺距到1 647 mm。 由于25.4 mm 屬于厚壁帶鋼， 需施加一定的阻力對帶鋼進行導向， 從而降低螺旋焊管在成型過程中的殘余應力。

對于物聯網飛速發展的今天，對于網絡安全并不完善的今天，我們要用物聯網和大數據對檔案進行管理，那么我們就需要去不斷地創新，用最好最安全有效的方法去管理我們的檔案。

通過引入社會中介服務機構，加大對企業經營管理的外部監督和約束。會計師事務所和咨詢公司的引入，在保證其獨立性的前提下，不斷改進審計方法，提高審計質量，加強對企業內部財務狀況的審定，夯實財務數據。完善外部治理機制，提高外部監督管理效率，加大懲處力度，健全外部信息披露制度，不定期的對外披露企業經營情況等信息，使企業能夠接受外部的監督，確保企業持續穩定發展。

為了進一步研究厚壁管材不同壁厚部位的熱影響區沖擊韌性的分布規律， 分別在壁厚中心和去除表面2 mm 區域的熔合線、 距離熔合線1 mm及3 mm 處取樣， 在0 ℃下進行夏比沖擊試驗， 試驗結果如圖9 所示。 壁厚中心和去除表面2 mm 區域從熔合線、 距離熔合線1 mm 及3 mm 處的試樣平均韌性都大于150 J， 可見焊接接頭與管體強度匹配， 壁厚不同部位的熱影響區粗晶區附近整體韌性穩定， 焊縫及熱影響區未發生明顯軟化。

(1)中國男籃與“世界水準”的差距具有梯次性, 其中，“一定差距”對應6個指標，“較大差距”對應2個指標,“相當差距”對應4個指標。不同類別的差距對應的指標不同，但造成差距的某些原因是相同或相近的。

3 焊接熱輸入控制

4 試制及組織性能分析

厚壁板材焊接熱輸入過大， 易造成焊縫（尤其是HAZ） 晶粒粗大， 韌性降低， 且易產生焊縫咬邊等焊接缺陷； 熱輸入過小， 焊縫硬度偏高且易產生未熔透等焊接缺陷

。 采用H08C 焊絲和SJ101H1 焊劑， 研究了不同熱輸入對X80鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 焊管焊縫及HAZ 韌性的影響， 測試結果如圖5 所示。 由圖5 可以看出， 隨著熱輸入的增加， 焊縫及HAZ 平均韌性先增加后減小， 當內焊熱輸入為24 kJ/cm， 外焊熱輸入為23.8 kJ/cm 時， 焊縫和HAZ 平均沖擊韌性達到最佳， 分別為314 J 和200 J。

4.1 試制工藝

采用圖5 中內焊熱輸入24 kJ/cm， 外焊熱輸入23.8 kJ/cm 焊接工藝及相應參數 （見表3），投料2 卷約56 t， 在生產線上進行了X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 大直徑厚壁螺旋縫埋弧焊管試制。

4.2 金相組織

所有管材焊接成型后都會產生殘余應力， 最高可達到材料的屈服強度。 采用合適的成型下壓量和水壓工藝， 可使厚壁螺旋焊管殘余應力減小且重新均勻分布

。 X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋焊管成型前， 將鋼帶銑邊到1 542 mm 寬后，再銑出焊接坡口。 因為厚壁板材對坡口敏感性很高， 隨著外坡口角度的增加， 焊道填充空間擴展， 焊縫余高會明顯降低， 熔深、 熔寬尺寸隨之增加， 所以為保證厚壁焊管內外焊道的熔深、 減小焊縫余高以及改善焊趾形貌， 經過多次試驗確定如圖2 所示的X 形坡口。

4.3 力學性能

對X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋埋弧焊管管體及焊縫試樣進行拉伸試驗， 在管體180°橫向取Φ12.7 mm 棒狀試樣24 根， 在焊接接頭取垂直焊縫38.1 mm 矩形板樣12 塊進行拉伸試驗， 圖7 為拉伸試驗結果。 統計結果表明，管體屈服強度在556～615 MPa， 抗拉強度在648～655 MPa， 焊接接頭抗拉強度≥669 MPa，焊管的強度、 塑性等均符合API SPEC 5L 標準要求。

對X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋埋弧焊管管體和焊接接頭進行硬度試驗， 試驗結果見表4。 由表4 可以看出， 經過低應力成型和水壓后的管體和焊接接頭硬度最大值僅255HV

，硬度較低， 遠低于標準要求（≤280HV

）， 完全符合API SPEC 5L 標準要求。

成型后對X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 大直徑厚壁螺旋縫埋弧焊管適度增加水壓， 打壓后采用盲孔法（如圖3 所示） 對管體焊縫兩側進行殘余應力測試， 測量結果如圖4 所示。 經過試驗， 當水壓值達到101%SMYS 強度且保壓15 s后， 內表面和外表面環向應力均為雙向拉應力狀態， 焊縫及兩側環向應力都低于80 MPa， 焊縫區殘余應力相對較小， 表明適度增加水壓后可大幅降低管體及焊縫的殘余應力， 且殘余應力的變化幅度減小， 分布也更加均勻。

對X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋埋弧焊管管體在20 ℃、 0 ℃、 -10 ℃、 -20 ℃、 -40 ℃下進行DWTT 試驗， 試驗結果如圖10 所示。 由圖10 可以看出， 0 ℃下母材DWTT 剪切面積均94%以上， 符合API SPEC 5L 標準要求。 對焊接接頭進行彎曲試驗， 彎軸直徑180 mm， 彎曲角度180°， 試驗后的母材、 HAZ 和焊縫或熔合線處都未見裂紋或破裂， 可見彎曲性能也符合API SPEC 5L 標準要求。

將X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 螺旋埋弧焊管管體、 HAZ 及焊縫試樣分別在20 ℃、 0 ℃、-10 ℃、 -20 ℃、 -40 ℃、 -60 ℃下進行系列溫度夏比沖擊試驗， 試驗結果如圖8 所示。 從圖8 可以看出， 0 ℃下， 母材、 HAZ 和焊縫沖擊功都在150 J 以上， 符合API SPEC 5L 標準要求； -60 ℃時， 焊縫和HAZ 平均沖擊功在112 J 以上， 呈現出極好的低溫韌性。

綜上，模糊粒子濾波算法基本流程如圖1 所示。首先對原始視頻幀圖像進行HSrg 轉換，對HSrg 模式下的圖形進行模糊處理，對每個通道模糊化后的圖像中值濾波使被識別目標特征更為明顯。隨后，處理后的結果去模糊化處理，傳遞到粒子濾波器，實現對被追蹤目標的識別。

5 結 論

（1） 通過低碳、 高Nb＋Mo/Ni 合金設計理念和粗軋低溫快軋技術開發的25.4 mm 厚壁X80 管線鋼熱軋卷板厚度組織均勻， 針狀鐵素體型管線鋼晶粒更細， 保證了卷板的強度和低溫韌性。

（2） 采用大直徑厚壁焊管低殘余應力成型控制技術， 通過合理增大2

輥的壓下量， 以及適度增加水壓到101%SMYS 后， 大幅度降低了管體及焊縫殘余應力， 管體內表面和外表面環向應力均低于80 MPa。

（3） 采用內焊熱輸入24 kJ/cm， 外焊熱輸入23.8 kJ/cm 時， X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm 大直徑厚壁螺旋縫埋弧焊管焊縫和HAZ 沖擊韌性最佳。

（4） 對試制的X80 鋼級Φ1 422 mm×25.4 mm螺旋埋弧焊管， 依據API SPEC 5L 自檢合格后送國家油氣管材質量監督檢驗中心檢測， 結果表明，試制的螺旋埋弧焊管理化性能符合相關標準要求。

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