X80级直缝埋弧焊钢管开发

焊管．第３０卷第２期．２００７年３月　●应用与开发　Ｘ８０级直缝埋弧焊钢管开发　匿子金　（沙市钢管厂，湖北沙市４３４００１）　摘要：详细介绍了沙市钢管厂Ｘ８０级直缝埋弧焊钢管开发的情况。一系列试制检测数据　表明，试制开发的Ｘ８０级直缝埋弧焊钢管各项技术指标均符合标准要求。　关键词：Ｘ８０钢级；直缝埋弧焊钢管；开发；检测　中图分类号：ＴＧ１４２．１　文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—３９３８（２００７）０２—００４８—０７　Ｏ　引　言　随着世界经济的飞速发展，油气需求快速增　加，极大刺激了长输油气管线的发展。由于高压　管用热轧钢板技术条件》（Ｑ／ＣＮＰＣ　１０７－－２００５）　生产的Ｘ８０级钢板，依照（（Ｘ８０钢级直缝埋弧焊　管技术条件》（Ｑ／ＣＮＰＣ　１０８－－２００５）的相关要求　开发了Ｘ８０级（ｂ１０１６ｍｍ×１８．４ｉｎｌｎ直缝埋弧焊　钢管。笔者着重介绍该钢管的试制、检测情况。　输送和高钢级管线钢可大幅降低管线建设和运营　成本，长距离、大输量天然气管道采用高输送压力　和高钢级管线钢已成为国际管道业发展的趋势。　１　Ｘ８０级钢板入厂检验　按照（ｘ８ｏ直缝埋弧焊钢管用热轧钢板技术　条件》（Ｑ／ＣＮＰＣ　１０７枷１．１化学成分分析　２０世纪８０年代以来，国外建设了多条Ｘ８０级管　线，并安全运行至今，收到了较Ｘ７０钢级进一步　降低管线建设和运营费用的良好效果。２００５年　５），对鞍钢提供的批号　我国也在西气东输、陕京二线的重要支线冀宁联　络线上建设了Ｘ８０级管线试验段。从发展趋势　可以预见未来几年Ｘ８０级钢管在工程上的应用　将逐渐增加…。为应对Ｘ８０级管线建设的市场　需求，沙市钢管厂选用鞍钢按（（Ｘ８０直缝埋弧焊钢　为５２７９１　１的钢板进行了验收检验。　在钢板上制取分析试样，采用ＡＲＬ一３４６０直　读光谱仪进行化学成分分析，试验标准为ＡＳＴＭ　Ａ７５１，结果见表１。　％　０．００８　０．０２０　０．０３　≤０，０６　Ｃ０．０２５　≤０，０６　Ｃｅｑ　Ｐｃｍ　表１化学成分分析结果　项目　１／３（Ｃ）　１／３（Ｍｎ）　１／３（Ｐ）　１／３（Ｓ）　１／３（Ｓｉ）　１／Ｊ（Ｎｂ）　实测值标准值　项目　０．０３　≤０．０９　１／３（Ｎ）　１．８４　０．０１１　０．００３　０．２３　≤１．８５　≤０．０２２　≤０．００５　≤０　４２　１／３（Ｃｕ）　１／３（Ｃｒ）　１／３（１７１ｏ）　１／３（Ｎｉ）　０．０６　≤０．０８　１／３（Ｂ）　实测值０．０００　０．１５　标准值　≤０．００８　≤０．３０　０．０３　≤０．４５　０．２５　≤０．３５　０．２７　＜Ｏ．０００１　０．４２　≤０＿５０　一　≤０．４３　０．１６　Ｃ０．２３　注：表中　（Ｖ）＋　（Ｎｂ）＋　（Ｔｉ）≤Ｏ．１５％，在控制总量的前提下，允许冶金厂对单个元素含量进　行微调；不得有意加入Ｂ和稀土元素；Ｃ的质量分数每减少０．０１％时，Ｍｎ允许最大的质量分　数可以增加０．ｏ５％，但在产品分析中Ｍｎ的质量分数不得超过１．９５％。　１．２拉伸试验　表２拉伸试验结果　项目　Ｒｔ　０　５／ＭＰａ　Ｒ　／ＭＰａ　Ｒｔ　０　５／Ｒ　Ａｓｏ　８／％　试验机为ＷＥＳ一１０００Ｂ材料试验机，试验标　准为ＡＳＴＭ　Ａ３７０。试样取自钢板宽度的１／４处，　取样方向与最终轧制方向垂直，试样标距为５０．８　ｉｎｌｎ，标距内宽为３８．１　ｍｍ，厚度为全壁厚。拉伸　试验结果见表２。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３０卷第２期　１．３弯曲试验　唐子金：Ｘ８０级直缝埋弧焊钢管开发　表４　ＤＷＴＴ试验剪切面积　％　试验机为ＷＥＳ一１０００Ｂ材料试验机，试验标　准为ＡＳＴＭ　Ａ３７０。试样取自钢板宽度的１／４处，　取样方向与最终轧制方向垂直。对横向弯曲试样　进行１８０。弯曲试验，弯心直径为３６．８　ｍｍ。弯曲　试样拉伸面上未产生裂纹。　１。４夏比冲击试验　上取样，经抛光后进行１０ｋｇ载荷维氏硬度测定，　硬度试验点取９点。维氏硬度测试结果如表５所　示。　表５硬度试验结果　ＨＶ，。　试验设备型号为ＪＢ一５００，试验标准ＡＳＴＭ　Ｅ２３。在钢板宽度１／４处取轧制横向试样一组３　个，试样缺口垂直于钢板轧制表面，冲击试样的中　心位于钢板壁厚中心。试验温度一２０℃，试样尺　寸１０ｍｌｎ×１０ｍｍ×５５ｍｉｌｌ，试验结果见表３。　表３夏比冲击试验结果　夏比冲击功／Ｊ　堑里　亘　单个试样值　项目　单个试样值　实测值３３０　３４０　３４５　≥１７０　３３８　Ｉ２２０　＞１．７金相分析　１００　≥９０　１００　１００　１００　≥８Ｏ　试样取自钢板宽度的１／２处，试样宽度为　１８．４　ｉｎｌｎ，长度为２０　ｍｒｎ，观察部位在试样厚度的　１／４处。晶粒显示采用浸蚀法，在显微镜下测评　晶粒度、夹杂物的类型和数量、带状组织。试验设　标准要求　１．５　ＤＷ　Ｉ’ｒ试验　试验设备型号为ＪＬ一３００００，试验标准为ＡＰＩ　备型号为ＸＪＧ一０５，晶粒度、带状组织评定按《针　状铁素体型管线钢铁素体晶粒度测定法》，非金　属夹杂物按ＡＳＴＭ　ＦＡ５Ａ方法确定，结果见表６。　１．８外观检查和尺寸测量　ＳＰＥＣ　５Ｌ补充要求ＳＲ一６及ＳＹ／Ｔ　６４７６－－２０００。　取样方向与最终轧制方向垂直。试样尺寸为　１８．４　ｍｍ×７５　ｍｍ×３０５　ｍｍ，缺口形式为标准压制　Ｖ形缺口，试验温度一１５℃，试验结果见表４。　Ｉ．６硬度试验　根据＜＜ｘ８ｏ直缝埋弧焊钢管用热轧钢板技术　条件》，对钢板进行了外观质量检验和尺寸测量，　外观质量检查和尺寸测量结果见表７。　表６金相试验结果　试验设备型号为ＨＶ一１０Ａ。在钢板横向截面　表７外观质量检查和尺寸测■结果　标准值１２．０—１２．２　３１９２～３２０２≤１０／２０００≤３　≤１０——　！．堕＝　：丝　｝根据钢厂控制钢板直度状况及我厂铣边切削量将钢板宽度调整为３　１０２～３　１１０ｍｍ。　１．９　Ｘ８０级钢板入厂检验结论　２焊接工艺评定　（１）自动焊采用混合气体保护预焊、四丝双　鞍钢提供的Ｘ８０级钢板采用低碳、低硫及Ｎｂ、　Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ等微合金化设计，其理化性能检验结果　均符合＜＜ｘ８ｏ直缝埋弧焊钢管用热轧钢板技术条　件》的相关技术要求。　面埋弧精焊工艺。根据前期Ｘ７０级４，１０１６ｍｍ×　２１　ｍｍ及４，１　０１６　ｍｍ×１７．５　ｍｍ直缝埋弧焊钢管　维普资讯 http://www.cqvip.com

・５Ｏ・　焊　管　２００７年３月　表８　自动焊及补焊试焊接头拉伸试验结果　试验规范　生产的经验确定焊接坡口形状尺寸及焊接规范，　并按照等强匹配的原则选择４种焊丝、６种焊剂　确定１１组匹配试焊，研究焊接接头的理化性能。　匹配抗拉强度／ＭＰａ断裂位置　７２５　７０５　母材　母材　试验机型ＷＥＳ一１０００Ｂ．　ＮＯ．１　标准要求抗拉强度＞Ｉ６２５　ＮＯ．２　ＭＰａ。　１　１组匹配焊接试验接头焊缝成型良好，内外焊缝　成型系数及重合状况比较理想，焊缝与母材过渡　平滑。１１组匹配焊接接头中３组匹配韧性指标　补焊　６９０　熔合线　表９　自动焊及补焊试焊接头导向弯曲试验结果　试验规范　匹配弯曲类型　结果　不合，其余８组匹配满足｛ｘ８ｏ钢级直缝埋弧焊管　技术条件》的要求。合格的８组匹配中有２组匹　配的焊接接头各项理化性能较好，特别是焊缝低　温冲击韧性良好，试验结果见表８一表１１。　（２）补焊采用手工电弧双面多层焊接。按照　　试样拉伸　试验机型号ＷＥＳ一１０００Ｂ，弯轴　ＮＯ．１直径７３．６ｍｍ，弯曲角１８０。，标准　ＮＯ．２面弯／背弯面上未出　要求试样拉伸面上不得有裂纹。　补焊　现裂纹　表１０　自动焊及补焊试焊接头硬度试验结果　等强匹配的原则选用一种牌号管线钢电焊条进行　了试焊，焊接过程电弧稳定，焊缝成型美观，试焊　接头各项理化性能良好，试验结果见表８～表１１。　堕堕塑蔓　里　最大允许硬度值≤２７５ＨＶＩｏ。　求鞣：　０：．　１　表１１　自动焊及补焊试焊接头冲击试验结果　３钢管生产工艺　钢板上料一引熄弧板焊接一超声波板探一铣　边一板边预弯一ＪｃＯ成型一混合气体自动保护预　焊一四丝埋弧自动内焊一四丝埋弧自动外焊一切　啊一　４钢管质量检测　对试制的Ｘ８０级４，１　０１６　ｍｍ　ｘ　１８．４　ｍｍ直缝　埋弧焊钢管进行了无损探伤、理化试验、外观质量　及几何尺寸检验，检验结果如下。　４．１化学成分分析　割引熄弧板一超声波焊缝探伤一ｘ射线焊缝探伤　一机械扩径一管端平头一管端焊缝修磨一静水压　试验一超声波焊缝自动探伤一超声波手探复查焊　缝一管端倒棱一ｘ射线焊缝探伤一超声波手动管　端探伤一外观及几何尺寸检查一标识及检验一成　品入库。　在钢管上取焊缝及母材制取化学成分分析试　样，采用ＡＲＬ一３４６０直读光谱仪进行焊缝及管体　母材金属成分分析，试验标准为ＡＳＴＭ　Ａ７５１，化　学成分分析结果符合（（ｘ８ｏ钢级直缝埋弧焊管技　术条件》要求，分析结果见表１２。　％　表１２钢管焊缝及母材化学成分分析结果　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３０卷第２期　唐子金：Ｘ８０级直缝埋弧焊钢管开发　・５１・　４．２力学性能检验　４．２．１管体拉伸试验　试验机为ＷＥＳ一１０００Ｂ材料试验机，试验标　准为ＡＳＴＭ　Ａ３７０。在钢管管体母材上距焊缝　１８０。部位分别制取横向和纵向拉伸试样各１个。　试样标距为５０．８ｍｍ，标距内宽为３８．１　１Ｔｉｍ，厚度　为全壁厚。管体拉伸试验结果符合ｘ８０钢级直　缝埋弧焊管技术条件》要求，试验结果见表１３。　表ｌ３管体拉伸试验结果　横向ｓｓｓ一　ｓ（允许　嚣　９３）　４．２．２焊接接头拉伸试验　试验机为ＷＥＳ一１０００Ｂ材料试验机，试验标　准为ＡＳＴＭ　Ａ３７０。在钢管上垂直焊缝截取拉伸　试样，焊缝位于试样中部，试样标距为５０．８　Ｉｎｌｎ，　标距内宽为３８．１　Ｉｎｌｎ，厚度为全壁厚。焊缝抗拉　强度为７１０　ＭＰａ，大于６２５　ＭＰａ，拉伸试验结果符　合《Ｘ８０钢级直缝埋弧焊管技术条件》要求。　４．２．３焊接接头导向弯曲试验　试验机为ＷＥＳ一１０００Ｂ材料试验机，试验标　准为ＡＳＴＭ　Ａ３７０。在钢管上垂直焊缝截取矩形　导向面弯和导向背弯试样各１个。对导向弯曲试　样进行了１８０。弯曲试验，弯心直径为１１０　ｍｍ，弯　曲试样拉伸面未产生裂纹，弯曲试验结果符合　（（ｘ８ｏ钢级直缝埋弧焊管技术条件》要求。　４．２．４夏比冲击试验　试验设备型号为ＪＢ一５００，试验标准为ＡＳＴＭ　Ｅ２３。在钢管上距焊缝９０。的管体母材上截取横　向夏比冲击试样，在焊接接头处分别截取焊缝和　热影响区夏比冲击试样。试样每组３个，试样缺　口垂直于管体表面，冲击试样的中心位于钢板壁　厚中心，进行２０　ｏＣ、０　ｏＣ、一１０　ｃｌ＝、一２０　ｃｌ＝、一４０　℃、一６０℃系列温度夏比冲击试验，试样尺寸为　１０１Ｔｉｍ×１０ｍｍ×５５　ｍｍ，试验结果符合《Ｘ８０钢级　直缝埋弧焊管技术条件》要求，见表１４。　４．２．５　ＤＷ丌试验　试验设备型号为ＪＬ一３００００，试验标准为ＡＰＩ　ＳＰＥＣ　５Ｌ补充要求ＳＲ一６及ＳＹ／Ｔ６４７６－－２０００。在　表１４系列温度夏比冲击试验结果　项目　鬻蔷　距焊缝９ｏ。处母材上截取管体横向落锤撕裂试样，　进行了２０　ｏＣ、０　ｏＣ、一５℃、一１０℃、一２０℃、一４０℃、　一６０℃系列温度ＤＷＴＩ＇试验，试样尺寸为１８．４ｍｍ　×７５ｍｍ×３０５　ｍｍ，缺口形式为标准压制Ｖ形缺　口，试验结果符合（（ｘ８ｏ钢级直缝埋弧焊管技术条　件》要求，见表１５。　表１５落锤撕裂试验（Ｉ）ＷＩＴ）结果　４．２．６硬度试验　在钢管焊接接头横向截面上取样经抛光后进　行１０　ｋｇ载荷维氏硬度测定，１４个硬度试验点，位　置如图１所示。试验设备型号为ＨＶ一１０Ａ，硬度　测试值为２１６～２６０ＨＶ　。，符合（（ｘ８ｏ钢级直缝埋弧　焊管技术条件》要求，结果见表１６。　４．３金相分析　在钢管焊缝及距焊缝１８０。的位置分别制取钢　维普资讯 http://www.cqvip.com

焊　管　２００７年３月　图１维氏硬度试验示意图　表１６维氏硬度试验结果ＨＶ　项目　１　２　３　４　５　测试值　２３５　２１６　２１８　２４０　２３３　６拯造要塞　≤２７５　一　一　一　项目　８　９　１Ｏ　１２　１３　测试值　２４Ｏ　２４２　２５１　２５１　２６０　一　５　一一＿　一Ｉ）一　９　标准要求　＜２７５　￣管焊缝和母材金相试样，采用设备型号为ｘＪＧ一０５　的金相显微镜及图象分析系统，对钢管焊缝、热影　响区和母材进行金相分析。依据（（ｘ８ｏ钢级直缝埋　弧焊管技术条件》附录Ｒ“针状铁素体型管线钢铁　素体晶粒度测定法”进行了晶粒度及带状组织评　定，依据ＡＳＴＭ　Ｅ４５方法进行了非金属夹杂物评　定，并对焊缝的宏观形貌和几何参数进行了测定。　钢管的金相分析结果见表１７，钢管焊缝的宏观形　貌和几何参数测定结果见表１８，焊缝的宏观形貌　见图２，上述检测结果均符合（（Ｘ８０钢级直缝埋弧　焊管技术条件》要求。　表１７金相组织分析结果　位置　组织　晶粒度　萎　夹杂物　表ｌ８焊缝几何参数测定结果　图２焊缝的宏观形貌　图３母材组织：５００　ｘ　图４焊缝组织２５Ｏ　ｘ　图５熔合区组织：５００　ｘ　图６细晶区组织：５００　ｘ　４．４无损检验及静水压试验　根据（（ｘ８ｏ钢级直缝埋弧焊管技术条件》对试　制钢管用钢板进行了超声波母材分层探伤，未发现　超标缺陷；对试制钢管进行了水压前后ｘ射线探　伤，未发现超标缺陷；按静水压试验压力１９．０　ＭＰａ、　保压１５　Ｓ检查钢管外表面未发现渗漏现象；水压后　对焊缝进行了超声波探伤，未发现裂纹及其他超标　缺陷；对钢管管端坡口面进行了超声波分层探伤，　未发现超标缺陷。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３０卷第２期　唐子金：Ｘ８０级直缝埋弧焊钢管开发　４．５外观质量及几何尺寸检验　项指标均优于标准要求，满足＜＜ｘ８ｏ钢级直缝埋弧　对试制钢管进行外观质量及几何尺寸检验，各　焊管技术条件》，结果见表ｌ９。　表ｌ９外观质量及几何尺寸检验结果　４．６氢致裂纹（ＨＩＣ）试验　按照ＮＡＣＥ　ＴＭ　０２８４－－２００３标准，在钢管上截　取焊缝和母材试样进行了ＨＩＣ试验，试样经过　ＮＡＣＥ　ＴＭ　０２８４Ｂ溶液９６ｈ浸泡，钢管的裂纹长度　率（ＣＬＲ）、裂纹厚度率（ＣＴＲ）、裂纹敏感率（ＣＳＲ）　均低于国际上输送含Ｈ：Ｓ油气管道广泛采用的　ＣＬＲ≤１５％、ＣＴＲ≤５％、ＣＳＲ≤１．５％的指标要求，　图７母材腐蚀形貌　试验结果见表２Ｏ，经腐蚀试验后的试样形貌如　图７、图８所示。　４．７静水压爆破试验　４．７．１钢管周长及壁厚变化率　选取１根经检验合格的钢管进行静水压爆破　表２０　ＩｔｌＣ腐蚀试验结果　图８焊缝腐蚀形貌　试验，距管端封头起每隔ｌ　ｍ测量一处周长，共１１　处，每处圆周方向均匀测量管体壁厚８点，共测量　８８点。检测数据表明钢管在加压过程中整体变形　均匀。钢管爆破前后周长变化及管体壁厚变化见　表２ｌ。　表２ｌ钢管静水压爆破试验周长及管体壁厚变化　维普资讯 http://www.cqvip.com

焊　管　续表　周长变化率／％　Ｏ。　一２００７年３月　１．ｏ３　０．６４　１．２９　Ｏ．２１　—一Ｏ．９１　Ｏ　Ｏ．６５　Ｏ　一Ｏ　０．６４　１．２８　—壁　厚　变　化　童　％　４５。　９０。　１３５。　１８０。　２２５。　２７０。　３１５。　一—一—３．１　１　２９　Ｏ．６５　Ｏ　Ｏ　——３．１　１．９４　Ｏ　Ｏ．６５　Ｏ　３．１８　１．９４　０．６４　１．２９　————Ｏ　４．７．２钢管强度检测　抗拉强度分别比钢管上母材取样进行拉伸试验测　出的屈服强度、抗拉强度高约９９ＭＰａ、３８ＭＰａ，钢管　静水压爆破试验强度检测结果见表２２。　ＭＰａ　钢管的实际屈服强度、抗拉强度分别高于标准　要求的屈服强度、抗拉强度，钢管的实测屈服强度、　表２２钢管静水压爆破试验强度检测结果　ｏ＝ｏ　穹　勰勰船　４　ｏ¨　ｏ　ｏ　一　一　一　８　４　８　８　５　９　Ｏ　４．７．３钢管爆破口形貌　钢管失效爆破口位于母材上，起爆点距管端　６５１０ｍｍ，距焊缝边缘最短距离为１１５　崩　ｏ　ｍＩｎ，爆破口　勰趴　舛　５结语　试制钢管检测结果表明，沙市钢管厂开发生产　的Ｘ８０级４，１０１６ｍｉｌｌ　Ｘ　１８．４ｍｉｌｌ直缝埋弧焊钢管完　沿钢管轴向扩展，爆破口轴向长度１　５２０ｍｉｌｌ，最大　爆破口宽３００ｍｉｌｌ，中心处壁厚颈缩为ｌ６．１１　ｍｉｌｌ，壁　勰卯　＝８　Ｏ　Ｏ　Ｏ　全符合＜＜ｘ８ｏ钢级直缝埋弧焊管技术条件》的要求，　钢管制造工艺合理，成品钢管外观质量、几何尺寸　控制良好，焊缝及管体理化性能优良，为Ｘ８０级直　缝埋弧焊钢管开拓国内外市场奠定了基础。　参考文献：　［１］庄传晶，冯耀荣，霍春勇，等．国内Ｘ８０级管线钢的发　展及今后的研究方向［Ｊ］．焊管，２００５，２８（２）：１０—１４．　厚减薄率为１２．４％，爆破断口为１００％韧性断口，　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　爆破口形貌见图９。　作者简介：唐子金（１９６６一），男，高级工程师，现在沙市钢　图９爆破口形貌　管厂从事焊接工艺管理工作。　收稿日期：２００６—１２—０８　－１５　识　《黄志潜文集》第一卷于２００６年７月出版发行。黄志潜先生是中国石油物资装备集团总公司高级　顾问，是中国石油装备制造业著名专家，组织领导了多项国家级、部级大型研究项目和技术改造项目，　２００６年６月获得国家发展和改革委员会颁发的荣誉证书，以表彰他在重大技术装备国产化工作中做出　的突出贡献。黄志潜先生著作颇丰，文集第一卷收录了近年来他在高钢级管线钢研究、直缝埋弧焊管制　造与应用、螺旋埋弧焊管工艺技术改造等方面的专著共２２篇，对于石油装备制造业和油气输送管道建　设的从业人员都是一本不可多得的参考资料。如有需要可与我刊联系购买。