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产品描述

耐火性能
海洋平台用支撑管还可能在油池火焰、喷射火焰或意外火灾引起的高温环境服役,材料的强度损失可能造成桩腿的局部或全部坍塌。因此,结构管在短时(1~3h)高温条件下能够保持较高的强度,足以使人员全部撤离,是一项重要的安全技术指标。耐火设计时,基于火灾发生时钢材中热传导和热变形过程的解析,一般将耐火钢的耐火温度定在600℃,且耐火钢应符合600℃。高温强度Rp600 ℃不低于室温强度Rp的2/3。
即Rp600 ℃≥2/3Rp,或强度系数SF=Rp600 ℃/Rp≥2/3。参照GB/T 4338—2006《金属材料 高温拉伸试验方法》,X80钢级桩腿支撑管的屈服强度和强度系数随环境温度的升高而降低,但该钢在温度为100~600 ℃的高温强度不低于室温强度的2/3,即强度系数不低于2/3;特别是在600 ℃的环境温度下强度系数达到0.70,高于耐火钢的相关技术要求。因此,X80钢级桩腿支撑管材料具有优异的耐火性能。
X80钢级桩腿支撑管的耐火机理是:该桩腿支撑管材料采用Mo-Nb-V的合金化设计,且实际上将Mo、Nb和V的含量分别控制在0.20%、0.04%和0.08%的水平;与普通耐火钢相比,X80钢的Mo含量相当,但Nb和V的总含量是前者的2~3倍,从而在该钢高温拉伸断口附近观察到数量更多的(Nb,V)(C,N)粒子。
在位错上析出的细小粒子发挥钉扎作用,明显推迟了位错在高温下的回复;在铁素体边界上析出的细小粒子阻止了铁素体的回复。因此,X80钢级桩腿支撑管的高温强度显著提高。
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金相组织
X80钢级桩腿支撑管采用淬火+高温回火的调质热处理工艺,X80钢级桩腿支撑管960 ℃淬火+650 ℃,形成了以细化的粒状贝氏体和针状铁素体为基体、分布少量M/A组元脆性相和大量弥散细小沉淀粒子的多相组织,晶粒度可达9级以上。这种多相组织来自于采用降碳、低碳当量、多元合金化和微合金化设计的钢种,对X80钢级桩腿支撑管材料的低温冲击性能、疲劳性能、抗氢脆等方面都有积极的意义。
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焊接性能
自升式钻井平台桩腿的支撑结构是重要的受力结构,桩腿支撑管要具有良好的环焊性能。依据美国焊接学会(AWS)和美国船级社(ABS)相关焊接规范进行焊接工艺评定试验。试验结果表明:X80钢级桩腿支撑管在自升式钻井平台桩腿支撑结构常规的焊接制造工艺条件下,所有环焊接头的强度、韧性和硬度均符合相关技术条件的要求,产品具有优良的焊接性能。
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试验材料
国内某钢管公司开发生产了JU2000E自升式钻井平台X80钢级桩腿支撑管,解决了材料成分设计、高纯均质化冶炼—连铸工艺、高精度轧管工艺、热处理工艺等多项关键技术问题,且产品批量生产性能稳定,各项性能指标达到或者超过国外同类产品。选取该公司用于制造JU2000E自升式钻井平台桩腿支撑管Φ323.85mm×28.58mm规格,该支撑管的屈服强度Rt0.5和抗拉强度Rm分别为610MPa和700MPa,断后伸长率A为28%,断面收缩率为85%,-40℃纵向全尺寸冲击功平均值为251J。
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