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《10-高钢级石油天然气管线钢的合计设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、高强度石油天然气管线钢的合金设计DouglasG.Stalhcim1,KeithR.Barnes2,DennisB.McCutcheon5】DGSMetallurgicalSolutions,Inc.,161IONE4thStreet,Vancouver,WA98684USA,Ph.(360)713-2407,Fax(360)882-1775KBTechnicalServices,Inc.,4KnotsLandingCourt,StoneyCreek,ONCanada,L8E4H2,Ph.(905
2、)662-3738'Technology,Stclco,Inc.,386WilcoxStreet,Hamilton,ONCanada,L8N3T1,Ph.(905)527-8335ext.3235摘要：将石油天然气从偏远崎岖地区运输至市场需使川在各种温度条件下均貝有优异韧性的高压输送管线。这一冃标可通过增加管线壁厚或钢的强度，以及通过两者的合理匹配來实现。增加壁厚导致建设成本增丿川，因此，在过去的10年里管线设计的目标一直在致力于采用高钢级的管线钢，如在各种设计温度条件下具有优异韧性的X70、X8
3、0,共至更高级別的管线钢等。在高强高韧管线钢生产中已使用了大量的合金设计方法，但最终确定的组织控制方案主要有二：铁素体光体型和铁素体/针状铁索体型，而且，两种类型钢的制管工艺是完全不同的。除了钢的成木因索之外，轧机和制管设备的能力也是决定采用哪一种组织类型來满足特定管线项冃的关键因素。冃前，先进的计算机模拟技术已可用丁•辅助完成这一冃标。U前，有两种以Nb微合金化为基础的获得铁索体/针状铁索体组织的合金设计方法。其中-•种采用Mo合金化的方法在过去15年的文献中被经常报道，该技术主要依靠低温轧制技
4、术，因此对轧机能力要求较高，也影响生产效率。另一种方法是近年来广泛使用的高Nb合金化技术。第二种合金化设计的不同寻常之处是它可以采用较高的轧制温度来主产满足现代输送管线需要的高强韧钢板。这种方法被称Z为“高温工艺技术”、或简称为“HTP”技术。该技术可提高轧制效率，也可缓解传统合金化技术对轧机的苛刻要求。本文将重点关注HTP概念，探讨这两种不同的组织设计方法，以及生产中相关的合金化设计和轧制工艺原则。文屮也将介绍实际管线项冃应用、轧制与制管设备、实验问题，以及预测模世的应用等问题。关键词：HTP；
5、针状铁索体；X80；模世；组织；韧性；管线钢；钢卷；炉卷前S已探明的汕气储量被发现在越来越崎岖、偏远的地区。这些地区往往是寒冷或地质不稳定的地方,这给管线用材料带来巨大的挑战，图1。图1高强管线位置线路图示例•红线标识地区为永久冻土带除坏境因素Z外，油气公司为更经济地将油气输送至市场，输送压力也止在逐渐提高，见图2o图2北美地区天然气输送爪力变化情况表1管线设计趋势以及材料特征管线设计特征管线材料特点提高输送压力增加管线钢强度和/或厚度。断裂韧性可能会有所降低，而KiiiT合金化需要（微合金钢和/
6、或Cu、Ni、Cr>Mo等合金化）使材料成本增加、更加严格的轧制工艺、接近断裂止裂模型极限等。寒冷的环境高的低温断裂韧性。较高的韧性要求钢应具有较高的洁净度、夹杂物形状控制、低的C、P、S含量，更为严格的轧制T艺、额外的裂纹止裂评估方法（CTOD等），材料的成本将受所需工艺和成分控制的影响等。地质条件（永久冻土带）应变设计，需要较高的纵向强度、需要较高的均匀延伸性能，不必与高强度钢的组织设计相一致。焊接较低的碳当暈（CE/Pcm）需要新的合金化设计，对强度范忸要求也更加严格，由此导致制造成本增加。
7、抗氢致裂纹低確、较高的洁净度、夹杂物形状控制、较低的S、P含量、较高的铸坯成分均匀性。因合金化和制造工艺等因素使钢的成本显著增加。海底管线应变设计、较高的纵向强度性能、较低的钢板各向界性，这些要求也需耍改善合金设计，从而导致成本增加。过去的陆上输送管线设计主要是以应力为基础进行设计的，如管线材料基本上以承受内部压力和压力波动为基础。然而，因为铺设过程的侧而弯曲以及受海底海流变化等因素的影响，海底输送管线往往采用应变设计原则。随新发现油气出的气候和位置（如永久冻土带）的变化，陆上管线也逐渐由应力设计
8、转变为应变设计。另外，天然气由低硫气向酸气的变化、令人关注的公共安全和环境问题、逐渐增加的输送压力以及管线制造和女装成本等因素使管线设计采用更高的强度、良好的抗止裂性能、抗氢致裂纹能力、良好的焊接和成形性能等。管线材料的这些特征总结见表1。表2列举了为表征管线设计特征而最新发展的一些标准需求情况。表2管线设计特征及相关标准耍求小2J管线设计特征标准1标准2-海洋标准3-HIC标准4提高输送压力X80,厚壁X70厚壁应力设计，最高强度到X70应力设计，X80,100%SMYS水压试验
