HSL450S海底管线管的研制

摘要

随着海洋石油工业的蓬勃发展，高强度、高韧性、耐腐蚀、抗低温海底管线管的开发已成为管线管制造厂家研究的热点。但由于这类产品技术含量高，制造难度大，同时受生产设备条件的限制，国内能生产这类产品的企业较少，我国以往建设海底管道所用的管线管基本上从国外进口，国产率很低。 本文结合衡阳华菱钢管（集团）有限公司的生产经验，基于管材失效分析理论，通过组织调研、成分设计和工艺优化，研制出一种具有高抗拉强度和良好抗冲击韧性及焊接性能的HSL450S海底石油管线管。同时对材料的化学成分、力学性能和微观组织进行了研究，对其抗腐蚀和环焊工艺进行了评定，所得结论如下： 1.所设计合金成分合理，具有较强的工艺适应性，满足GB/T9711.3-2005的要求。该合金材料兼备较好的抗H2S性能和一定的抗CO2腐蚀能力，同时具有良好的可焊性。 2.所得HSL450S海管无缝钢管几何精度高，表面质量好，铸坯化学成分和低倍质量均达到预期目标，其优化生产工艺参数如下。 a.穿孔、轧制工艺：Ф150mm园铸坯→加热1280℃→穿孔Ф142×21mm（延伸比2.21面缩变形54.75％）→三辊轧管Ф118×14mm（延伸比1.74面缩变形42.53％）→再加热940℃→微张力减径Ф102×14mm（延伸比1.18面缩变形15.25％）。 b.热处理工艺：淬火（970℃/隔齿布料、步进周期60秒、出钢节奏120秒）+回火（550℃/隔齿布料、步进周期60秒、出钢节奏120秒）。 3.所得管线管的力学性能满足HSL450S海管管体纵向力学性能（硬度≤250HV10、屈服强度（450-570MPa）、抗拉强度≥535MPa、伸长率≥18％、夏比冲击韧性（冲击功：单个≥45J，平均≥60J））的内控要求；同时，N5电磁超声波的缺陷检测结果也满足标准GB/T9711.3-2005。

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第一章文献综述

1.1海底管线管简介

1.1.1海底管线管概述

1.1.2海底管线管失效原因分析

1.1.3海底管线管的腐蚀机理

1.1.4海底管线管的腐蚀失效影响因素

1.2海底管线管的性能要求

1.2.1海底管线管载荷及特点

1.2.2海底管线管的选材和设计要求

1.2.3海底管线管的设计

1.3国内外海底管线管发展概况

1.3.1国内海底管线管的发展概况

1.3.2国外海底管线管的发展概况

1.4课题研究的目的、意义与内容

1.4.1课题研究的目的与意义

1.4.2课题研究的内容

第二章实验方案与方法

2.1 HSL450S海底管线管材料的确定

2.1.1钢级确定

2.1.2成分的确定

2.2 HSL450S海底管线管的生产工艺流程设计

2.2.1生产难点

2.2.2基本设计要点

2.2.3试制工艺流程确定

2.3 HSL450S海底管线管的生产

2.3.1熔炼及连铸

2.3.2相变点测试

2.3.3穿孔及轧制

2.3.4热处理

2.4微观组织分析及性能测试

2.4.1化学成分分析

2.4.2冶金质量分析

2.4.3微观组织观察

2.4.4性能测试

第三章实验结果与讨论

3.1管线管化学成份

3.1.1熔炼过程化学成份

3.1.2连铸坯化学成分

3.1.3管体化学成分

3.2管线管冶金质量

3.3管线管连铸坯的组织与性能

3.3.1连铸坯的硬度与金相组织

3.3.2钢的相变点

3.3.3钢的淬透性

3.4管线管的组织与性能

3.4.1热处理工艺对管线管组织与性能的影响

3.4.2管线管的几何尺寸和无损探伤

3.5.3管线管的力学性能

3.5.4管线管的微观组织

3.5管线管的抗腐蚀性能与环焊工艺评定

3.5.1抗腐蚀性能评定

3.5.2环焊工艺评定

结论

参考文献

致 谢

攻读研究生期间从事科研以及发表论文情况