管線用焊接鋼管理化性能取樣簡析

孫宏 肖都琴 于麗松 王德林 同建輝

1.中國石油集團渤海石油裝備華油鋼管公司（河北青縣062658）

2.中國石油集團渤海石油裝備公司（天津300457）

3.中國石油集團華北油田天成公司（河北滄州061000）

管線用焊接鋼管理化性能取樣簡析

孫宏1肖都琴2于麗松1王德林3同建輝3

1.中國石油集團渤海石油裝備華油鋼管公司（河北青縣062658）

2.中國石油集團渤海石油裝備公司（天津300457）

3.中國石油集團華北油田天成公司（河北滄州061000）

結合了近期管線技術規范的發展,闡述了不同的管線標準對于理化試驗取樣的不同要求，根據標準要求提出了焊管的實際生產中可行的理化試驗試樣的取樣方法。

焊管取樣理化試驗

對于石油天然氣輸送管線，材料的成分、性能及試驗均是關鍵要素。不同的管線可能采用不同的技術規范，而不同的標準對試驗及試樣的規定是不同的，而取樣位置、取樣方法、試樣加工及試驗方法均對試驗結果產生很大影響，因此各種管線規范或標準對于試樣方面均有規定。本文主要對石油、天然氣輸送管線常用管線標準對于螺旋埋弧焊接鋼管理化試驗取樣的要求進行了簡要的對比。

1 石油、天然氣輸送管線常用管線標準

目前國內常用的管線規范：GB/T 9711.1-1997、GB/T 9711.2-1999、GB/T 9711.3-2005、API Spec 5L(43版)、API Spec 5L(44版)[1-5]以及在GB/T 9711.1-1997等標準的基礎上附加補充技術條件形成管線技術規格書，如西氣東輸管道工程用鋼管技術條件。管線標準引用標準或基礎標準情況見表1。GB/T 9711.1-1997、GB/T 9711.2-1999及GB/T 9711.3-2005則分別對應等效采用ISO 3183-1:1996、ISO 3183-2:1996及ISO 3183-3:1999。GB/T 9711.1-1997與API Spec 5L(43版)對于取樣方面比較接近，如圖1、圖2所示。GB/T 9711.2-1999與GB/T 9711.3-2005相對一致，如圖3所示。而API Spec 5L(44版)與ISO 3183:2007(E)基本上一致，如圖4所示。其中GB/T 9711.2-1999對螺旋埋弧焊管的試驗要求見表2，API Spec 5L(44版)對PSL2螺旋埋弧焊管的試驗要求見表3。

表1 常用管線標準與引用標準或基礎標準

GB/T 9711.3-2005與API Spec 5L(44版)PSL2鋼管（除HFW直縫焊管外）及部分企業標準如西氣東輸管道工程技術條件還要求進行熱影響區夏比沖擊試驗。另外，對于在特殊惡劣條件如海洋、低溫和/或酸性環境下可燃流體輸送用鋼管，在GB/T 9711.3-2005中規定了洛氏硬度或維氏硬度（酸性服役條件）、裂紋尖端張開位移（CTOD）、氫致開裂（HIC）以及硫化物應力開裂（SSC）等試驗項目。API Spec 5L(44版)PSL2鋼管對于酸性服役條件要求進行洛氏硬度或維氏硬度、HIC以及SSC等試驗項目，對于海洋服役條件要求進行維氏硬度、CTOD等試驗項目。

2 管體試樣位置的確定方法

2.1 理化試驗試樣的說明

API Spec 5L(44版)補充了試塊與試樣的定義。①試塊：為制取一個或多個試樣，從待檢驗產品上截取的足夠數量的材料。從鋼管上火焰切割下來的一般為試塊，包括了火焰切割造成的熱影響區，通常需要后續加工。②試樣：具有規定尺寸的試塊的一部分，經機加工或非機加工方法，使其滿足試驗所要求的條件。試樣通常需要進行機加工，一方面去掉火焰切割時的熱影響區，另一方面加工到規定的尺寸。對于沖擊試驗，試塊的長度方向與加工后試樣可能不一致。對于拉伸試驗、彎曲試驗、落錘試驗所用試塊的長度方向與加工后的試樣一致。

2.2 管體試樣位置的確定方法

2.2.1 按板寬計算方法

按板寬計算方法的優點是比較準確，缺點是相對費時，適合于螺旋縫焊管及一些試樣數量較多的情況，如落錘撕裂試驗的系列溫度試樣。以1 550mm的板寬為例，減去兩邊的加工掉的寬度（假定為10mm），實際的工作寬度大約為1 540mm，距焊縫1/4處，即試樣中心距焊縫(板邊)為1 540/4=385mm。一般地，螺旋縫鋼管用試塊距焊縫的寬度表示為a/4或a/2，如圖1、圖3c及圖4所示。取樣的實例見圖5，卷板的取樣一般應參考鋼管中試塊的位置進行。

2.2.2 按距焊縫的角度的方法

按距焊縫的角度的方法的優點是相對快捷，缺點是準確性相對較差，適合于直縫焊管及試樣種類較多的情況。一般地，直縫鋼管用距焊縫的角度表示，如距焊縫90°或180°，其中在距焊縫90°位置取樣就不太容易操作，如圖2、圖3b所示。

3 其他標準對力學性能試樣的取樣規定

API Spec 5L(44版)刪除了ISO 3183:2007(E)中的引用標準“ISO 377鋼和鋼產品-力學性能試驗用試塊和試樣的取樣位置和制備”（GB/T 2975-1998等效采用ISO 377：1997）。GB/T 2975-1998規定，當用燒割法切取試塊時，從試塊切割線至試樣邊緣必須留有足夠的加工余量。一般應不小于鋼產品的厚度或直徑，但最少不得少于20mm。對于厚度或直徑大于60mm的鋼產品，其加工余量可根據供需雙方協議適當減少[6]。

隨著油氣輸送管道的發展，鋼級也越來越高，對于高鋼級的研究也進一步深入。研究發現，高鋼級管線鋼具有應變時效現象，因此，西氣東輸二線管道工程對X80鋼管力學性能試驗用試樣做了補充規定。

3.1 拉伸試驗試塊的切取

原則上切取試塊的方法應保證試樣拉伸段的溫度不超過150℃。一般采用自然冷卻方式熱切割取樣，拉伸試樣試塊的最小尺寸試樣長度方向大于300mm，寬度方向大于250mm，拉伸試樣位于樣塊的中部。推薦采用通冷卻水的方法熱切割試塊，在此情況下，拉伸試樣毛坯的大小可以不限制，但試樣邊緣（寬度方向或徑向）的最小機加工量應不小于材料的厚度，且不小于30mm。

表2 GB/T 9711.2-1999對螺旋埋弧焊管的試驗要求

表3 API Spec 5L(44版)對PSL2螺旋埋弧焊管的試驗要求

3.2 沖擊試驗試塊的切取

用熱切割方法切取沖擊試驗試塊時，從試塊切割線至試樣邊緣必須留有足夠的加工量。加工量應不小于材料的厚度，且不小于30mm。

4 結語

鋼管產品技術規范的不同，其相關的檢驗與試驗以及試樣的要求通常是有差異的，對于取樣規定也是有較大差異的，對此應予以注意，以保證與訂貨產品標準的符合性以及鋼管的質量。另外，隨著管線鋼技術水平的提高，材料的性能也有較大的變化，對于現有標準規定的適用性也需要開展研究和探索。

[1]GB/T 9711.1-1997石油天然氣工業輸送鋼管交貨技術條件第1部分：A級鋼管[S].

[2]GB/T 9711.2-1999石油天然氣工業輸送鋼管交貨技術條件第1部分：B級鋼管[S].

[3]GB/T 9711.3-2005石油天然氣工業輸送鋼管交貨技術條件第1部分：C級鋼管[S].

[4]API 5L(43版)管線鋼管規范[S].

[5]API 5L(44版)管線鋼管規范[S].

[6]GB/T 2975-1998鋼及鋼產品力學性能試驗取樣位置及試樣制備[S].

According to the development of recent pipeline technology regulations,the paper explains the different demands of different pipeline standards on the sampling of physical and chemical tests.Then,the feasible sampling methods of physical and chemical tests in the practical production of welded tubes are presented based on the demands of standards.

welded tube;sampling;physical and chemical tests

2010-05-10▎

孫宏（1974-），男，高級工程師，從事石油輸送鋼管材料與試驗技術工作。