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
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
高强度天然气管线钢/管的开发和应用
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
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
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
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
管线钢的组织要求
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
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
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
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
• 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
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
– 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
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
Figure 1: Comparison of the yield strength values measured on transverse flattened rectangular specimens with those
400
螺旋管 板卷
450
500
550
600
650
700
矩形试样屈服 强度（ MPa）
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
板状、圆棒、环扩试验对比
➢圆棒样 ➢展平板样
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
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
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
400
500
600
700
800
900
Rt0.5 on transverse round bar specimen, MPa
石油天然气用高性能钢技术论坛
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）
May 12, 2020 Beijing
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
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
HSAW/COIL LSAW/PLATE
棒 状 试样屈服 强度（ MPa） 棒 状 试样屈服 强度（ MPa）
720
690
660ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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
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
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
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
• 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
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
– 增加了高强度钢管的相关要求 – X90 X100 X120
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
API 43版
API 44版
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
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
石油天然气用高性能钢技术论坛 May 12, 2020 Beijing
中油集团石油管工程技术研究院 TUBULAR GOODS RESEARCH CENTER OF CNPC
钢管强度要求和板材强度
• 强度变化
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