西气东输工程用感应加热弯管技术条件探讨

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1、万方数据研究与探讨石油工业技术监督2002年12月西气东输工程用感应加热弯管技术条件探讨刘伟李国兴中国石油天然气股份公司西气东输管道分公司(北京1000儿)冯耀荣『日76中国石油天拣气集团公司臂材研究所(西安710065)摘要在对国外瑚菅线穹管技术条件进行调查分析与研究的基础上，对其中的几十关键技术问题包括母管成分、弯管的制造工艺和技术路线、强度与韧性要求、屈强比、cIl污染问题等进行了讨论。一些观点在西气东输感应加热弯菅技术条件中得到应用。主题词西气东靳x70感应加热弯管技术条件韧性要求舳州B到

2、on岫ana娜and鞋曲of岫tedl删删№。f啪p懈蛔x加pjpe惦删ho岫c。咀№．adb【埔smk眺。fs曲1e岫t。由m咖辩吐岫惜鼬d1罄el朗岫。f珥啪nf鼬pe，m雹d茁蛐p盱艄and埘ln蹦№ofb咖啦，唧蛔脚b{n呦1s岭andduc岫，则d忱眦幽，and血则啪1．妇舵of恤鼢h∽‰酬In她删m叫Ⅻdmonsof哪删∞蛐b咖p晒衙thepro埘of慨一dng咖ral98f∞mw∞啪协∞蜘mgiom，sIlbjecIHeadi咿Pm埘。f妇出岫咖吲gas{m㈣to蝴咧ons，跏蛐№蛐

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4、m配aI∞Ⅸ阻∞，&碍曲甜l盯哇缸矗蛐西气东输管道横跨我国东西，沿途经过戈壁、沙漠、括动断裂带、黄土湿陷区、煤矿采空区并多次跨越黄河、长江等大江大河。管线建设的难度和对管线安全性的要求是国内天然气管线建设史上前所未有的。制定合理的技术条件对确保管线安全至关重要。西气东输采用大口径、高钢级、高压力输送天然气，必然对输送钢管包括弯管有着更高的要求。西气东输弯管也应参照国外油公司的做法，结合近年来我国建设长距离输气管线的经验，制定专门的技术规范。使其既满足管线安全性的基本要求，又经

5、济合理。在制定技术条件过程中，采用的基本思路是，收集国外同类管线弯管的技术条件，对其进行分析研究，在此基础上，对一些关键的技术指标进行必要的理论分析和试验研究，结合西气东输管线的具体情况，确定弯管的技术要求。以下对其中的几个关键技术问题进行讨论。几个关键技术要求讨论1弯管的制造工艺技术路线选择感应加热弯管的工艺技术路线可分为免回火型(淬火型)和淬火+回火型两类。淬火工艺包括整体淬火和弯曲段局部淬火两种。不同的工艺技术路线生产的产品技术性能差异较大，可根据使用条件要求的不同综合考虑技术和经济因素选择

6、。通常对于使用要求较高的高钢级大口径管线工程用弯管，必须进行回火热处理。采用淬火+回火工艺可在保证弯管强度的前提下得到高的韧性，同时可减少残余应力，提高弯管的断裂抗力和安全可靠性。中油管材研究所的实验研究表明，未经回火的感应加热管残余应力较大，其中焊缝外表面轴向残余应力接近材料屈服强度。经回火热处理后，残余应力明显降低，焊缝外表面轴向残余应力下降了万方数据第18卷第12期石油工业技术监督研究与探讨60％。基于以上原因，西气东输热煨弯管宜采用淬火+回火的工艺技术路线，得到了专家们的认可。2母管成分设

7、计及技术要求为了使弯管母管具有良好的工艺性能，弯管综合机械性能稳定，一般采用Mn一Ⅳb一^10合金系，并在弯管母管成分设计时确保材料淬透性指标Di达到设计要求。通常焊接状态焊缝金属的低温韧性依靠含Tj—B焊接金属的细晶粒针状铁素体来达剐。感应弯曲时，焊态组织由于进一步的变形和淬火热处理而破坏．造成焊缝金属韧性下降。为了改善弯曲热处理后焊缝金属的韧性，必须降低焊缝金属中的氧含量，所以最好采用专门的焊接材料(低氧焊材)。基予以上考虑，提出了感应加热弯管的化学成分要求，在弯管技术条件中对Nb、Mo等化学

8、成分进行了规定。已用于弯管的试制、订货和质量控制。3工艺试验及优选在弯管材料化学成分一定舳条件下，其性能由其工艺所决定。影响感应加热弯管质量的主要工艺参量有加热温度、推进速度、冷却速度、回火温度等。由于各个厂家的设备条件不同，所以必须进行工艺试验来确定与其设备条件对应的工艺，并进行工艺的评定。这一点在标准中得到了体现。4强度与壁厚问题大口径高钢级弯管设计的基本原则是与所连接的直管具有相等的强度和安全性。弯管的强度包括两个方面：即结构强度和材料强度。若母管材料的成分设计合理，制造工艺恰当，其材料强度

9、可以达到母管的水平，制作弯管用直管的壁厚为母管壁厚加上弯制过程中壁厚的减薄量即可。在材料和工艺合理的情况下，对高钢级厚壁弯管，有时其材料强度不可能达到母管的水平，这时可通过壁厚的进一步补偿来保证弯管的整体强度。大量实验研究表明，采用我们推荐的化学成分及合理的弯管工艺，其强度可以达到干线管的水平，所以在技术条件要求中，弯管的强度应与干线管一致，考虑到弯制过程中壁厚的减薄及弯管承载特点，规定了弯管母管的壁厚。考虑到制造过程中的修磨，其最小壁厚不得小于弯管母管名义壁厚的90％。5过渡区的