CN102632107A

CN102632107A - 一种ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法

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Publication number: CN102632107A
Application number: CN2012101216911A
Authority: CN
Inventors: 刘文广; 刘俊; 罗张东; 雒定明; 杜通林; 王非; 程林; 陈敬民; 范海峰; 刘刚; 唐昕; 张毅; 罗林林; 毛翔; 焦建国
Original assignee: China National Petroleum Corp Engineering Design Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp Engineering Design Co Ltd
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2012-08-15

Abstract

本发明公开了一种Ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法，从热煨弯管母管材料控制，热煨弯管的制造工艺控制、性能检验项目，热煨弯管尺寸、几何形状、允许偏差、工艺质量和缺陷修整控制、无损检测、爆破试验方面提出具体指标及方法，保证了热煨弯管质量性能达到工程使用要求。通过本方法可实现Ф1420热煨弯管的国内生产，降低Ф1420管道用热煨弯管的生产成本，产生较大经济效益。

Description

一种Ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法

技术领域

本发明涉及一种油气输送管道的制造工艺，尤其是涉及一种Ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法。

背景技术

弯管是长距离油气输送管道的重要组成部分，弯管的受力较直管复杂。弯管质量的好坏将直接影响到管道的安全运行，国内外管道的失效事故中有许多是因弯管质量问题所造成的，因此弯管的生产及质量性能控制一直是关键。目前国内外油气长输管道用钢管均使用控轧钢制造，为保证管道用弯管与干线钢管对接焊缝的焊接质量，弯管均已采用同钢级控轧钢管弯制。

国内外公认，控轧钢再一次受热，其控轧控冷效应将会受到不同程度的影响，若热弯工艺制度控制不当，其强度（特别是屈服强度）将会损失1/3～1/2，严重时还会开裂。目前对控轧钢热煨弯管的生产，特别是高强度控轧钢热煨弯管的生产，必须综合考虑影响热煨弯管质量性能的多种因素。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种Ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法，通过对Ф1420管道用热煨弯管的材料性能、加热方式、制造过程控制、制造热处理要求、制造精度、无损检测等提出具体要求，解决了热煨弯管制造的技术难题，首次实现了Ф1420管道用热煨弯管的国产化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种Ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法，包括如下步骤：

第一步、热煨弯管用母管材料控制：

1）制作弯管用母管材料采用针状铁素体为主的X70管线钢，晶粒度要求为No.10级或更细，带状组织小于等于3级；

2）制作弯管用母管采用直缝埋弧焊钢管；

3）制作弯管用母管的化学成分满足：

（1）V+Nb+Ti≤0.15%；

（2）当C的含量比允许最大含量每减少0.01%时，Mn 的允许最大含量可相应增加0.05%，但Mn 的含量不得超过1.85%；

第二步、热煨弯管制造工艺控制：

1）弯管纵焊缝位于弯管内弧侧，距壁厚保持不变的中性弯曲弧面母线10°的范围内；

2）弯管采用电感应加热弯制工艺制造，弯制过程连续不间断进行；并采用均热区温度控制在±10℃范围内的连续炉或分批装料热处理炉进行弯后回火热处理；

第三步、热煨弯管性能试验方法：

1）弯管需进行拉伸性能试验：管体横向直管段、外弧侧管体纵向左过渡期、外弧侧管体纵向右过渡期、内弧侧管体纵向弯曲区、内弧侧管体横向弯曲区、外弧侧管体纵向弯曲区、外弧侧管体横向弯曲区和管体横向距焊缝180°中性区均满足：屈服强度≥485MPa、抗拉强度≥570MPa、屈强比≤0.90；焊缝横向直管段和焊缝横向中性轴满足抗拉强度≥570MPa；

2）弯管需进行夏比冲击试验；

3）弯管需进行硬度检测：弯曲区及加热过渡区外弧侧的管体横截面上、靠近内外表面1.5mm及壁厚中心处各三点的维氏硬度≤280HV10；弯曲区及直管段焊缝横截面上各点的维氏硬度≤280HV10；

4）弯管需进行焊缝导向弯曲性能试验：直管段及弯管区的焊缝进行面弯、背弯试验，弯曲角为180??、弯轴直径为6倍直管段壁厚；

5）弯管需进行金相组织及晶粒度检查：

（1）直管段及弯管区焊缝进行横向截面低倍检查，且低倍检查结果要求晶粒度优于6级；并对焊缝中心、热影响区进行金相检查，且金相检查结果要求管体、焊缝及热影响区的显微组织应保持一致；

（2）对直管段与弯曲段的过渡区、弯曲段的管体横向截面靠近内外表面和壁厚中心的显微组织进行检查，弯管管体原始奥氏体晶粒度优于6级；

6）弯管的性能检测项目及要求如下：

管体横向直管段只需进行拉伸试验；焊缝横向直管段需进行拉伸试验、维氏硬度试验、金相检验、夏比冲击试验和导向弯曲试验；外弧侧管体纵向左过渡期、外弧侧管体纵向右过渡期、管体横向距焊缝180°中性区、内弧侧管体横向弯曲区、外弧侧管体横向弯曲区均需进行拉伸试验、维氏硬度试验、金相检验和夏比冲击试验，而且内弧侧管体横向弯曲区和外弧侧管体横向弯曲区还需进行生产中硬度试验；内弧侧管体纵向弯曲区和外弧侧管体纵向弯曲区均需进行拉伸试验和生产中硬度试验；焊缝横向中性轴需进行拉伸试验、维氏硬度试验、金相检验、夏比冲击试验、导向弯曲试验和生产中硬度试验；

第四步、热煨弯管尺寸、几何形状、允许偏差、工艺质量和缺陷修整控制；

第五步、热煨弯管无损检测，方法如下：

1）焊缝检测：热处理后对每根弯管的焊缝全长、全壁厚、纵横向缺陷进行超声波检测；

2）管体检测：每根弯管的整体管体在回火热处理后采用手动超声波检测方法和磁粉检测方法检测弯管裂纹型缺陷；

3）管端检测：每件弯管的直管端距管端100mm长度范围内，需进行分层超声波检测；弯管坡口面需采用磁粉或液体渗透检测方法进行分层检测；

4）修磨处检测：弯管修磨处应进行磁粉检测或液体渗透检测；

第六步、热煨弯管爆破试验：对同钢级、同规格的弯管抽检1根作爆破试验，试验的弯管破裂前的试验压力需大于等于计算验证试验压力；或者弯管对105%倍计算验证试验压力的承受时间大于等于10s。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：制定了一种适合Ф1420管道用热煨弯管制造质量的控制检验方法，从热煨弯管母管材料控制，热煨弯管的制造工艺控制、性能检验项目，热煨弯管尺寸、几何形状、允许偏差、工艺质量和缺陷修整控制、无损检测、爆破试验方面提出具体指标及方法，保证了热煨弯管质量性能达到工程使用要求。通过本方法可实现Ф1420热煨弯管的国内生产，降低Ф1420管道用热煨弯管的生产成本，产生较大经济效益。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是试样力学性能和金相检验试样取样位置及取向的示意图；

图2是管体维氏硬度横截面位置示意图；

图3是焊缝维氏硬度横截面位置示意图；

图4 是试样的宏观与金相组织照相位置示意图。

具体实施方式

一种Ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法，包括如下步骤：

第一步、热煨弯管用母管材料控制：

1）制作弯管用母管材料采用针状铁素体为主的X70管线钢，晶粒度要求为No.10级或更细，带状组织小于等于3级。

2）制作弯管用母管采用直缝埋弧焊钢管。

3）制作弯管用母管的化学成分应符合表1的要求，且满足：

（1）V+Nb+Ti≤0.15%，在控制总量的前提下，允许对单个元素含量进行微调；

（2）为保证高强钢的焊接性能，不得有意加入B 和稀土元素；

（3）C含量比允许最大含量每减少0.01%时，Mn 允许最大含量可以增加0.05%，但在产品分析中Mn 含量不得超过1.85%。

表1　母管的化学成分要求

Figure 2012101216911100002DEST_PATH_IMAGE001

第二步、热煨弯管制造工艺控制：

1）弯管纵焊缝应位于弯管内弧侧，距壁厚保持不变的中性弯曲弧面母线10°范围内；

2）弯管应采用电感应加热弯制工艺制造，弯制过程应连续不间断进行，不允许中断；

3）弯管应采用均热区温度能控制在±10℃范围内的连续炉或分批装料热处理炉进行弯后回火热处理；

第三步、热煨弯管性能试验方法：

）弯管应进行拉伸性能试验，试验方法如下：

如图1所示，管体横向直管段1、外弧侧管体纵向左过渡期31、外弧侧管体纵向右过渡期32、内弧侧管体纵向弯曲区4、内弧侧管体横向弯曲区5、外弧侧管体纵向弯曲区6、外弧侧管体横向弯曲区7和管体横向距焊缝180°中性区9均应满足：屈服强度（R_t0.5）≥485MPa、抗拉强度（R_m）≥570MPa、屈强比（R_t0.5/R_m）≤0.90（其中占总数量5％的弯管的屈强比满足≤0.92即可）、伸长率（A）按美国石油学会2007年发布的《管线钢管规范》API Spec5L：2007/ISO3183标准规定。

焊缝横向直管段2和焊缝横向中性轴8应满足抗拉强度（R_m）≥570MPa。

2）弯管应进行夏比冲击试验，试验方法如下：

（1）弯曲段管体横向试样（包括内弧侧、外弧侧、壁厚基本不变区）、加热过渡区（左、右过渡区）、纵向试样在-10℃的夏比冲击试验结果应符合表2的规定。

（2）弯曲段及直管段焊缝横向试样（包括焊缝中心及热影响区）的-10℃的夏比冲击试验结果应符合表2的规定。

表2 夏比冲击韧性要求

Figure 2012101216911100002DEST_PATH_IMAGE003

3）弯管应进行硬度检测，方法如下：

（1）如图2所示，弯曲区（包括内弧侧、外弧侧、壁厚保持不变的中性区）及加热过渡区外弧侧的管体横截面上靠近内外表面1.5mm及壁厚中心处各三点的维氏硬度≤280HV10。

（2）如图3所示，弯曲区及直管段焊缝横截面上各点（1～16）的维氏硬度≤280HV10，图3中，a-b 表示热影响区与未受热影响母材边界（腐蚀后可见）；c-d表示焊缝金属与焊缝热影响区边界（腐蚀后可见），称为熔合线（即熔合边界）。其中：硬度压痕（点2、3、6、7、10、11、14、15）应完全在热影响区，并应尽量靠近熔合线；点1、8、9、16压痕应在母材上。

（3）弯曲区（包括内弧侧、外弧侧及焊缝）在制备力学性能试样前应采用便携式里氏硬度计或等效的其它硬度计进行宏观硬度试验，三个位置的宏观硬度试验平均值作为生产硬度试验的参照值。

（4）生产的所有弯管至少沿内弧侧、外弧侧及焊缝三个位置采用便携式里氏硬度计进行宏观硬度试验。三个位置的宏观硬度平均值与前述第（3）步对应位置测定的硬度平均值的波动≤15%，并且弯管管体任何部分最大硬度与焊缝、热影响区的最大硬度值均≤280HV10，其它等效的便携式硬度计的测量值应与之等效。当不同硬度计的测量值存在差异时应以HV10硬度值为准。

4）弯管应进行焊缝导向弯曲性能试验，方法如下：

直管段及弯管区的焊缝应进行面弯、背弯试验。弯曲角为180??、弯轴直径为6t（t为直管段壁厚或试样厚度）。

5）弯管应进行金相组织及晶粒度检查，方法如下：

（1）直管段及弯管区焊缝应进行横向截面低倍检查，低倍照相可用4倍或其它放大倍数，图4中X4表示4倍放大倍数，范围包括管体、焊缝、热影响区，低倍检查结果要求晶粒度应优于6级或更细(见图4)，并对焊缝中心、热影响区进行金相检查，金相照相可用100倍或更高的放大倍数，图4中X500、X250分别表示500倍和250倍放大倍数，X500范围包括热影响区、热影响区与焊缝连接处，X250范围包括焊缝，金相检查结果要求管体、焊缝及热影响区的显微组织应基本一致(见图4)。

（2）应对直管段与弯曲段过渡区、弯曲段（包括内弧侧、外弧侧、壁厚保持不变的中性区）的管体横向截面靠近内外表面、壁厚中心的显微组织进行检查。弯管管体原始奥氏体晶粒度应优于6级或更细，检验报告应附照片（可采用相近的适当倍数）。

6）弯管的性能检测项目及要求，方法如下：

管体横向直管段1只需进行拉伸试验；焊缝横向直管段2需进行拉伸试验、维氏硬度试验、金相检验、夏比冲击试验和导向弯曲试验；外弧侧管体纵向左过渡期31、外弧侧管体纵向右过渡期32、管体横向距焊缝180°中性区9、内弧侧管体横向弯曲区5、外弧侧管体横向弯曲区7均需进行拉伸试验、维氏硬度试验、金相检验、夏比冲击试验，而且内弧侧管体横向弯曲区5和外弧侧管体横向弯曲区7还需进行生产中硬度试验；内弧侧管体纵向弯曲区4和外弧侧管体纵向弯曲区6均需进行拉伸试验和生产中硬度试验；焊缝横向中性轴8需进行拉伸试验、维氏硬度试验、金相检验、夏比冲击试验、导向弯曲试验和生产中硬度试验；其中：

所述金相检验的试样可以用与维氏硬度试验相同的试样，低倍照相可用4倍或其它放大倍数，金相照相可用100倍或更高的放大倍数，显示每个位置试样的近表面、壁厚中心和内表面的显微组织；

所述夏比冲击试验中每个位置的每个试验需要3个试样；

所述生产中硬度试验每个位置至少具有5个等间距的硬度读数。

第四步、热煨弯管尺寸、几何形状、允许偏差、工艺质量和缺陷修整控制：

弯管的尺寸、几何形状、允许偏差、工艺质量和缺陷修整控制方法按照石油天然气行业标准SY/T5257-2004《油气输送用钢制弯管》进行。

第五步、热煨弯管无损检测，方法如下：

1）焊缝检测

热处理后应对每根弯管的焊缝全长、全壁厚、纵横向缺陷进行超声波检测，检测方法及验收判据按下面方法执行：

（1）超声波检测设备

应选用手动超声波探伤设备，设备应能连续不断地在弯管表面检测整个弯管，设备显示缺陷应有足够的灵敏度。应使用对比标样对设备的灵敏度进行校准，至少每班（8h）的开始、中间和下班前进行校验。

超声波检测设备应完好，具有仪表校准规范、确定缺陷位置、大小的方法。

超声波标定方法应提交包括对比标样和标定方法的详细说明，供购方认可。

（2）超声波检测对比标样

对比标样应取自与被检测弯管具有相同弯管工艺、相同外径、曲率半径、相同壁厚的弯管试件。

对比标样的长度由制造厂视方便而定。

弯管对比标样上沿垂直方向应钻有1.6mm直径的竖通孔，也可在对比标样上加工N5刻槽以验证超声波系统检测弯管内外缺陷的有效性。钻孔或刻槽是供校准设备用的，不能理解为设备能检测的最小缺陷尺寸。

（3）验收极限

弯管超声检测中，若缺欠产生的信号大于或等于对比标样1.6mm直径的竖通孔产生回波高度的100%，则认为是缺陷，该缺陷允许修磨。

2）管体检测

每根弯管的整体管体应在回火热处理后采用手动超声波检测方法和磁粉检测方法检测弯管裂纹型缺陷。磁粉检测方法及验收判据为：磁粉检测按ISO 13664、ISO 13665或ASTM E709规定的方法进行，选用2号灵敏度标样，检测结果Ⅰ级合格，超标缺陷允许修磨。

3）管端检测

每件弯管的直管端距管端100mm长度范围内，应进行分层超声波检测，任何方向均不存在长度超过50mm的分层；长度在30mm～50mm的分层相互间距应大于500mm；长度小于30mm、相互间距小于壁厚的若干小分层构成连串性分层，该连串性分层中的所有小分层长度总和≤80mm。

弯管坡口面应进行磁粉或液体渗透检测方法进行分层检测，不存在任何尺寸的分层缺陷，渗透检测按ASTM E165规定的方法进行。

4）修磨处检测

弯管修磨处应进行磁粉检测或液体渗透检测，不存在任何尺寸的缺陷。

5）检测准备

每根弯管无损检测前，应采用喷砂或打磨的方法去除弯管表面的氧化皮及其污物，并保证表面粗糙度可满足超声、磁粉和渗透检测的要求。

第六步、热煨弯管爆破试验：

如弯管制造商3年内无同钢级、同规格弯管供货业绩时，应对同钢级、同规格的弯管抽检1根作爆破试验，试验的弯管破裂前的试验压力应不小于计算验证试验压力或弯管承受住了计算验证试验压力的105%，稳压时间不少于10s而未出现破裂，则试验合格。

Claims

1.一种Ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步、热煨弯管用母管材料控制：

2）制作弯管用母管采用直缝埋弧焊钢管；

3）制作弯管用母管的化学成分满足：

（1）V+Nb+Ti≤0.15%；

第二步、热煨弯管制造工艺控制：

第三步、热煨弯管性能试验方法：

2）弯管需进行夏比冲击试验；

5）弯管需进行金相组织及晶粒度检查：

6）弯管的性能检测项目及要求如下：

第五步、热煨弯管无损检测，方法如下：

2.根据权利要求1所述的一种Ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法，其特征在于：在弯管进行拉伸性能试验时，允许占总数量5％的弯管的屈强比≤0.92。

3.根据权利要求1所述的一种Ф1420管道用热煨弯管制造的控制检验方法，其特征在于：在所述第五步的管端检测时，每件弯管的直管端距管端100mm长度范围内，需进行分层超声波检测，并确保：在任何方向均不存在长度超过50mm的分层；长度在30mm～50mm的分层的相互间距大于500mm；由长度小于30mm、且相互间距小于壁厚的若干小分层构成的连串性分层中的所有小分层长度总和≤80mm。