高强度石油和天然气传输管道钢材的合金设计

石油和天然气工业用微合金钢材国际研讨会

为了确保天然气和石油从偏远地区经济地输送到市场，输油管道必须设计成能在更高的压力下运行，且在不同的温度范围内具有更好的韧性。这可通过增加管壁厚度或强度，或两者相结合来实现。增加管道壁厚增加了管道的安装成本；因此，指定更高的强度是典型的管道设计师的标准做法，API X70、X80 以及超越过去 10 年的常规规定，再加上在不同设计温度下增加的韧性要求。多种合金设计被用于生产更高的强度和韧性等级，但仅产生了两种基本类型的组织：铁素体/珠光体和铁素体/针状铁素体——都在管道制造过程中表现出本质上的差异。轧钢厂和制管设备的能力、钢材成本用来确定最适合满足特定管道项目的要求的微观结构，且已开发了计算机模型来协助这一工作。有两种完全不同的铌基合金化方法来产生铁素体/针状铁素体组织。在过去的 15 年里，有一种设计使用了钼。此方法还依赖于低温控制轧制，这可能会导致轧机设备和生产率的问题，这取决于特定的中厚板轧机的使用年限和设计。另一种是最新的合金设计，其采用了较高含量的铌（与中等含量的其他强化元素）。后者化学成分的独特之处在于，其能在板材轧制过程中利用比正常加工温度更高的温度，产生现代传输管道所需的高管道强度和冲击韧性，即“高温加工”或 HTP。这反过来又提高了生产率，减轻了与传统合金设计相关的某些轧制问题。本文讨论了两种不同的组织设计以及用于制造的合金/轧制方法，重点关注 HTP 概念。文中还介绍了实际管道工程结果、轧制/制管设备和测试问题，以及利用建模来预测板管强度。(AU)

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