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X80管线钢低温焊接技术研究

李建军  
【摘要】:随着国民经济的发展,我国能源的需求量越来越大,特别是与民生和国家安全有直接关系的石油、天然气的需求量更是增长迅速。管道运输由于具有高效、节能、安全、经济等诸多优点,已经成为输送石油、天然气的首选方式。由于管道运输的安全与不间断性,使得管道运输业在世界范围内获得了快速发展。目前世界石油、天然气管道的总长度为(200~300)×104km,并以每年2%~3%的速度增加。我国管道建设起步较晚,现在已建成管线6×104km。因此,与国民经济的要求相差较大。近年来举世瞩目的西气东输重点工程和正在建设的西气东输二线工程就是落实国家西部大开发的战略部署。 本研究课题结合工程中急需解决的X80高钢级管线钢在冬季或寒冷地区施工的实际需要,开展低温条件下的焊接研究。该项研究工作具有重要的理论学术意义,以及重要的工程实际应用价值。 本研究以X80管线钢为主要材质,适当配合X60、X65、X70等材质开展了管线钢材料在0℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃条件下冲击韧性的系统性研究工作及断口形貌的电镜分析。研究结果表明:X80等4种材质低温条件下的韧性表现良好。在此基础上,对于上述4种材质进行了0℃、-10℃、-20℃条件下的“斜Y坡口裂纹试验”研究。研究结果表明:在低温条件下,采取必要的技术措施,可以保证管线材质的抗裂性。总结出了低温条件下上述4种管线钢的焊接冷裂纹敏感性。这对于制订低温焊接工艺规程提供了重要的试验基础和依据。 对于X80等4种管线钢进行了在-20℃条件下的管道环缝焊接试验研究,并且对于X80等4种管线钢的环缝焊接接头性能进行了力学性能测试。研究结果表明:X80等4种材质的低温焊接接头性能满足西气东输二线工程Q/SY GJX 0110-2007的技术要求。 结合石油天然气长输管线工程的冬季施工需要,进行了X80管线钢-20℃低温条件下的焊接工艺评定工作:X80钢环焊接头的金相组织分析、电镜分析、以及接头力学性能测试等。并在此基础上制定了X80管线钢-20℃低温条件下焊接工艺规程。该项研究成果,已经在我国北部寒冷地区管道施工中成功应用。


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