超临界CO_(2)输送用L450M钢级HFW焊管开发

作     者：黄晓辉 毕宗岳 赵西岐 张锦刚 韦奉 王博玉 詹文文 HUANG Xiaohui;BI Zongyue;ZHAO Xiqi;ZHANG Jingang;WEI Feng;WANG Boyu;ZHAN Wenwen

作者机构：中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司 宝鸡石油钢管有限责任公司 

出 版 物：《油气储运》 (Oil & Gas Storage and Transportation)

年 卷 期：2024年第43卷第5期

页      面：552-560页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：中国石油天然气股份有限公司重大科技项目“超临界二氧化碳长距离管输关键技术研究” 2021ZZ01-02 

主　　题：超临界CO_(2) L450钢 X65钢 焊管 韧脆转变温度 

摘      要：[目的]随着“双碳目标的推进,超临界CO_(2)输送管道用钢朝着更高钢级方向发展。[方法]采用低C、中Mn、微Ni合金化设计、高洁净化炼钢及大吨位压下轧制技术,开发出微观组织以细小扁平的多边形铁素体+铁素体+少量珠光体为主的L450M钢级(X65钢级)超临界CO_(2)输送管用热轧卷板。针对设计压力16 MPa的超临界输送用OD219.1 mm×10 mm(管径×壁厚)高频焊接(High Frequency Welding, HFW)焊管,为保证该HFW焊管运行时具有抗起裂与抗断裂扩展能力,经过计算,要求-45℃下母材夏比冲击吸收能量单值不小于88 J、均值不小于117 J,-45℃下焊缝、热影响区夏比冲击吸收能量单值不小于42 J、均值不小于56 J。[结果]经成型、焊接及热处理工艺研究,在成型挤压量5.25 mm,焊接速度17 m/min,焊缝热处理温度930℃工艺下,开发出低温性能优异的L450M钢级超临界CO_(2)输送用HFW焊管。经第三方检测,该焊管性能完全符合API Spec 5L《管线钢管》(46版)标准与低温韧性要求,经压扁试验压至贴合,母材与焊缝均未出现任何裂纹,表明母材与焊缝具有很强的塑性,焊缝质量优异。母材屈服强度534 MPa,母材、焊缝的抗拉强度基本一致,分别为619 MPa、620 MPa,均达到不低于535 MPa的标准要求,强度裕量大。母材、焊缝及热影响区的硬度均不高于220 HV10且分布均匀。-45℃下焊缝冲击吸收能量为177~401 J、热影响区冲击吸收能量为200~415 J、母材冲击吸收能量为248~416 J,且母材、焊缝、热影响区的韧脆转变温度均低于-60℃。[结论]该HFW焊管低温韧性优异,抗低温延性止裂能力高,且承受最大内压与外压能力分别达到62.29 MPa、38.9 MPa,完全满足超临界CO_(2)输送用HFW焊管的运行需求。