(Length prismatic section)
Pipe B
RD – October 25, 2009
RD – October 25, 2009
Labo Soete – UGent - Belgium
宽板拉伸试验机与试样取样
宽板拉伸试样
Labo Soete – UGent - Belgium
Defect dimensions ? Defect tip (WMC or HAZ/FL)
西气东输 二线
X80
2008-2011
12/10
1219
4895
螺旋/直缝
就全球已经建成和正在建设的天然气高压长输 管道而言，不论钢级、长度、管径、壁厚还是输送 压力，西气东输二线工程都堪称世界之最。
2）海底天然气管道的发展
• 向深水进军：墨西哥湾ITP海底管线最大水深达7912 ft （2753m），正向3000～6000m发展（巴西）； • 钢管钢级提高到X70； • 管道输气量不断提高，北溪管道采用双管铺设，输气量 2×275 m3/a=550 m3/a； • 工作压力高，钢管壁厚大 北溪管道工作压力22MPa，钢管壁厚26.8 – 41.0 mm ； • 韧性要求高： -10℃ CVN ≥150J DWTT SA≥85%； • 屈强比 横向≤0.90，纵向≤0.92（时效后）； • 抗HIC和CTOD要求； • 钢管圆度要求高：对OD1219mm钢管≤5mm； • 高性能外防腐+水泥加重层。
X100/X120试验段
• 虽然已经成功建设了多条 X100试验段。但是迄今为 止所有的管道试验段都没 有在真正X100的设计应力 工况下运行。 • 建设试验段的目的集中在 管道的设计、施工技术的 考核和改进上。 • 对钢管强度、韧性和可靠 性的考核主要依靠实验室 试验和试验场试验（全尺 寸爆破试验、试验场试验 段考核）
将现场工艺参数的修正数据反馈回参数管理机和工艺技术人员
板材性能分布情况记录
钢板的性能分布对钢管尺寸有影响。通过工艺设备参数记 录仪的数据可以找到直线度/圆度和钢板性能之间的相关性。
参数记录仪对一根钢管焊接的记录结果及处理流程
内焊参数记录 管长特定位置上电压和电流突变（表明熔池 中可能存在缺陷） X射线检查站异常预警信息 X线准 确定位探伤（对内焊缝的超声波探伤进行补充检验） 提前 通知焊工主动进行检查 进行下一根钢管的焊接。
• 2006年 试制成功 X100 JCOE直缝埋弧焊钢管。 • 2007年 试制成功 X 90 JCOE直缝埋弧焊钢管。 • 2007年 试制成功 X120 JCOE直缝埋弧焊钢管。
• 2010年 试制成功 X100 螺旋埋弧焊钢管。
• 超高强度管线钢管在中国的开发大大缩小了我国在此领域 与西方先进国家的差距。 • 然而，我们在X100的适用性研究，例如基于应变的设计、 现场环缝焊接以及断裂控制的系统性研究方面和国际先进 水平还有一定差距，需要继续努力。 • 虽然开发过少量X100钢管，但具有双相微观组织、较低 屈强比和应变时效行为的X100钢管还没有开发成功。 • 迄今为止，我国仅进行了一次X80的全尺寸爆破试验， X100的爆破试验还未进行，关于X100的断裂控制的研究 成果还很少。 • 关于X100钢管应变容量的研究所需的宽板拉伸和全尺寸 弯曲试验装备还不具备。 • X100环缝焊接的脉冲焊接新工艺、新装备和焊材，以及 X100钢管现场冷弯和涂层技术还需要开发等等。
3）APP管道项目的新挑战
最近在北美地区启动的阿拉斯加北坡天然气管道项目 （APP项目），将把X80天然气长输管道的建设提高到一个 新水平： 更高的工作压力： 17.5MPa 更大的输气量 ： 430～590 亿m3/a 更大的壁厚 ： 23.7～37.9mm 更高的韧性要求： -15℃ CVN ≥250J DWTT SA%≥85% 更高的塑性变形能力：屈强比横向≤0.93 纵向时效后≤0.88 更高的防腐涂层要求：涂敷温度≤ 200 ℃，可在-40 ℃冷弯 基于应变设计和大变形钢管的应用 可能在低应变区部分采用X100钢管。
lA = 0.5W (GL3)
W
lB = 0.5W (GL4)
45o
WMC or HAZ notch (root side)
CMOD
W
Pipe A
Girth Weld
R = 150
0.5W
lo = 2W (GL2 - Overall elongation)
0.5W
Cooling boxes
3W 4W
首条X100试验 段施工现场
TAP项目X100试验场试验段
世界上已建X100/X120试验段的情况
管线试验段 建设时间 项目 西部通道 Westpath 戈丁湖 Gordin Lake 戈丁湖 Gordin Lake 斯提兹维尔 Stittsville 钢级 尺 寸 长度 备注 48"OD-12mm WT X80管道的旁路 24"OD-7.7mm X70管 道的旁路 48"OD14.3mmWT 36"OD16.0mmWT 36"OD13.2mmWT 42"OD-14.3mmWT 大应变直缝管 42"OD-12.7 mm WT 螺旋焊管 42"OD-14.1mmWT 试验场试验段 2003 2006 TAP Spadeadam X100 X100 48"OD18.4/16.6mmWT 48"OD19.8mmWT 0.7km 0.8km Eni集团 住友金属
世界上几条X80天然气长输管道比较
项目 钢级 建设时间
1991-1992 2003-2005 2007-2009 工作压力 (MPa) 10 10 10 外径 (mm) 1219 914 1067 长度 (Km) 250 612 2676
管型
直缝 螺旋/直缝 螺旋/直缝
鲁尔管道 GRS550 夏延管道 落基管道 X80 X80
采用生产控制和信息系统对所有检验和生产环节的控制
2）工艺设备参数管理系统
• 通过IT网络记录成型、焊接和精整设备的主要工 艺参数，重点是那些被认为是对钢管质量有直接 影响的因素。 • 每生产一根钢管要产生2000个过程数据。迅速发 现过程偏差 • 监视纠正措施的结果 • 建立所有生产设备之间的连接，确保机器之间的 通讯 • 在发生偏差时对生产线的后续工序操作人员发出 预警。 • 提交对钢管质量有影响的全部关键工艺参数。
• 对钢管的轴向拉伸、压缩极限进行了大量的研究分析和实物试验，获 得了关于大应变钢管极限变形能力的数据，建立了较为准确的分析方 法；
• 进行了大量的环焊缝焊接和宽板拉伸试验，掌握了环焊缝缺陷容限与 纵向应变量的规律，并进行了现场试验段的焊接，为环焊缝质量提供 了保证。
CWP test
CWP geometry
焊接钢管技术的新进展
中国金属学会轧钢学会焊接钢管学术委员会
王晓香
2010年11月
目
录
一. 国际管线钢管开发的新进展 1.天然气长输管道的发展 2.大应变钢管开发的新进展 3.超高强度管线钢管开发的新进展 二. 焊管企业的现代化信息系统建设 三. 焊管生产技术与装备的技术进步 1. 直缝高频焊管（HFW） 2. 螺旋埋弧焊管（SAWH） 3. 直缝埋弧焊管（SAWL） 四. 结语
2002 秋
2004 冬 2004 冬
X100
X120 X100
1km
1.6km 2km 5.5km 2 km 5km
2006 夏
X100
42"OD-13.4mmWT X80管道的旁路
2009 冬
Dikens,Verdie
X100
2. ）超高强度管线钢管研究开发 在中国的进展
从2005年起，我国已进行了如下超高强度 (X90、 X100 和X120级)管线钢管的实物开发:
二. 焊管企业的现代化信息系统建设
• • • • •
为了应对管道建设对钢管日益提高的质 量保证要求，上世纪末欧洲焊管企业率先 进行了焊管企业信息化改造，改善过程控 制，不断提高产品质量，其要点是： 将过程控制确立为优先发展的最高技术 目的是做到首次正确 实现无缺陷焊接 满足严格的尺寸要求 持续提高核心员工的技术知识。
Hale Waihona Puke 参数管理系统的正向工作模式
在合同执行前，先进行工艺优化设置和选择最合适的工具，由技术人员记录在 “参数管理机”(P.R.M.)中； 参数管理机与工艺设备参数记录仪网络相连接，信息通过工艺设备参数记录仪直 接传递给机器不受人为干预，避免所有可能的数据传送错误。
参数管理系统（P.R.M.）的反向工作模式
地震引起的地面运动 断层横移 内压
滑坡和土壤液化
土壤冻胀
冻土融沉
2. 大应变钢管开发的新进展
• 大应变钢管技术日趋成熟 双相组织管线钢的成功开发提高了高钢级管线钢管的塑性变形能力， 降低了应变时效性能，X80/X100大应变钢管均已成功开发；具备了批 量生产能力； • 我国西气东输二线在特殊地段成功采用了基于应变的设计，并批量应 用了X80大应变钢管； • 基于应变的设计和X100大应变钢管在北美试验段获得小批量应用；
图中所示是工艺设备参数记录仪记录的一次成型调整对钢 管直线度影响的数据。图中可见这次成型调整改变了管子的弯 曲方向，但钢管直线度仍然保持在公差范围内。
应用实例：钢管几何尺寸的优化
直度和椭圆度公差的内控标准
正在建设的波罗的海海底“北溪”管道，管径48″,设计壁厚为 26.8mm～41.0mm，要求同样严格的管径控制。
Specimen sections not affected by the net section and specimen end strain gradients
lo = 2W (GL1 - overall elongation)