管线钢弯管在使用过程中,除要求具有较高的耐压强度外,还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。油气输送管线弯管用钢管管材的品种:美标牌号及对应国标(B
L245NB/L245MB,X42、L290NB/L290MB,X46,X52 L360NB/L360MB,X56,X60
L415NB/L415MB,X65 L450MB,X70 L485MB,X80
L556MB)与用于西气东输工程所用的X70管线钢相比,X80管线钢的屈服强度与其相当,但抗拉强度却高于X70管线钢。
管线钢弯管API Spec 5L包括的钢级如下表所示,钢级用*屈服强度的前两位数字表示。ISO
3183和GB/T 9711采用了与API Spec
5L同样的钢级表示法,只是把“X”改为了“L”,屈服强度转化为国际单位制,单位为MPa,并把末尾数圆整到“0”和“5”,例如*屈服强度为600001bf/in2的管线钢,换算成国际单位制时为414MPa,API
Spec 5L表示为X60,ISO 3183为L415。
现代管线钢弯管属于低碳或超低碳的微合金化钢,是高技术含量和高附加值的产品,管线钢生产几乎应用了冶金领域近20多年来的一切工艺技术新成就。管线工程的发展趋势是大管径、高压富气输送、高冷和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化。因此现代管线钢应当具有高强度、低包申格效应、高韧性和抗脆断、低焊接碳素量和良好焊接性、以及抗HIC和抗H2S腐蚀。优化的生产策略是进步钢的洁净度和组织均匀性,C≤0.09%、S≤0.005%、P≤0.01%、O≤0.002%,并采取微合金化,真空脱气+CaSi、连铸过程的轻压下,多阶段的热机械轧制以及多功能间歇加速冷却等工艺。
我国石油及天然气输送管道通常要求高钢级、大口径及高压力的管线钢,而长输管道的建设必然需要大量与干线管力学性能相匹配的弯管。该弯管是长输管道中服役条件**为苛刻的结构件之一,失效事故在整个管道事故中的比例也是**高。弯管随着国内外输送管道距离的增加、钢管壁厚的增大以及管道压力的提高,乂60和乂65级管线钢弯管已经不能满足其力学性能的要求。
西气东输工程在国内首次选用X70级管线钢,它也是目前我国选用**多的弯管材料之一。但是,在已使用的管线钢弯管中,与X70级管线钢有关的弯管失效事故率较高,X70级管线钢弯管的制造工艺及性能仍不成熟。
目前,X70级管线钢弯管的热处理技术主要缺陷是:淬火加热通常采用一次性加热至淬火温度,夂70级管线钢弯管组织不均匀,热应力较大;而且冷却方式为油冷,工程成本高、环境污染大,并存在一定的安全隐患,这就需要进一步改进乂70级管线钢弯管的热处理工艺以提高其强韧性能配合,保证工程的安全性、可靠性和经济性。
1.一种X70级管线钢弯管的热处理工艺方法,其特征是:其热处理工艺方法依次包括:
(1)、X70级管线钢弯管成分的选用:选用一种以低碳一锰一钥系为基础,适量添加其他合金元素的X70级管线钢弯管,具体成分是碳的质量分数为0.05%,硅的质量分数为0.19%,猛的质量分数为1.54%,磷的质量分数为0.009%,硫的质量分数为0.001%,铜的质量分数为0.23%,镍的质量分数为0.2%,铌的质量分数为0.07%,钒的质量分数为0.03%,铬的质量分数为0.2%,钛的质量分数为0.02%,钙的质量分数为0.0014%,铝的质量分数为0.03%,钥的质量分数为0.19%,硼的质量分数为0.0001%,氧的质量分数为0.0028%,氢的质量分数为.0.0004%,氮的质量分数为0.007%
;同时X70级管线钢弯管的碳当量为0.42%,冷裂纹敏感系数为0.12% ;
(2)、热处理技术的确定:确定调质处理即淬火及高温回火作为X70级管线钢弯管的热处理技术;
(3)、淬火工艺:采用在箱式电阻炉中进行,其额定功率为45千瓦,**高使用温度为1050摄氏度,控制温差为±5摄氏度;装炉时将X70级管线钢弯管放置于炉内中央位置,并尽量均匀分布放置;将X70级管线钢弯管随炉升温至350摄氏度后保温10分钟,然后升温至650摄氏度后保温10分钟,**后在890-920摄氏度保温26分钟,随后出炉进行水冷却至室温;
(4)、回火工艺:采用在井式电阻炉中进行,其内置风扇,额定功率为32千瓦,**高使用温度为650摄氏度,控制温差为±5摄氏度;装炉时将X70级管线钢弯管放置于炉内中央位置,并尽量均匀分布放置;将乂70级管线钢弯管随炉升温至590-620摄氏度,保温60分钟后,出炉进行空冷至室温;
(5)、按照本发明的热处理工艺方法,可以获得综合力学性能优异的X70级管线钢弯管。
管线钢弯管它是采用成套弯曲模具进行弯曲的,无论是哪一种机器设备,大部分都用到弯管,大口径管线钢弯管的主要用途就是输油、输气、输液等。随着管道建设向大口径、高强度方向的发展,管道转向采用的弹性敷设、弯头或冷弯弯管由于在使用和制作工艺上受到一定的客观条件限制,应用数量会逐渐减少,而热煨弯管则随着制作工艺的逐渐成熟,具有良好的应用前景。特别是对于同一直径不同角度的弯管,热煨弯管可进行连续生产,且具有作业线固定,弯管质量可靠,可调性和适用性强等特点,能较好地适应各类油气管道的发展。
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