Détails sur la technologie et l'application de tuyaux en acier soudées longitudinaux à haute résistance

Dans la construction industrielle moderne et le transport d'énergie, les tuyaux en acier soudés à haute résistance (HSW / HSSW) sont devenus des matériaux de base pour le transport pétrolier et gazier, les structures de construction et la fabrication de machines, grâce à leurs propriétés mécaniques supérieures et à leur adaptabilité de processus. Leur développement technologique et leurs applications pratiques reflètent à la fois des percées dans la science des matériaux et la transformation de l'industrie manufacturière chinoise, de l'expansion de l'échelle aux mises à niveau de qualité.

Tout d'abord, la définition technique et le processus percés de tuyaux en acier soudé longitudinal à haute résistance

Tuyau en acier soudé à couture droite haute fréquence (HFW), le tuyau en acier soudé à couture droite à haute résistance à haute résistance, est fabriqué à partir de bobine roulée à chaud. Le métal est instantanément fondu à travers la peau et les effets de proximité du courant à haute fréquence, et le soudage est complété par des rouleaux d'extrusion. Par rapport aux tuyaux en acier soudé en spirale traditionnel, la longueur de soudure est réduite de plus de 30%. En raison de la zone étroite touchée par la chaleur et de la taille des grains raffinés, la résistance à la traction peut atteindre plus de 555 MPa (par exemple, acier de pipeline de qualité x80) et la ténacité à l'impact est améliorée de 20% à 30%. According to data, advanced domestic production lines have achieved wall thickness accuracy control of ±0.1mm, covering diameters ranging from Φ20mm to Φ660mm, meeting the requirements of international standards such as API 5L and GB/T 3091. Supported by microalloying technology, modern high-strength welded steel pipes form nano-scale carbonitride precipitations by adding trace elements such as niobium, vanadium et titane. Cela maintient la soudabilité de l'acier tout en réalisant une amélioration synergique de la résistance et de la ténacité. Un rapport technique d'une usine d'acier indique que les tuyaux en acier soudés de qualité x90 produits à l'aide de TMCP (processus de contrôle thermo-mécanique) peuvent atteindre un rapport de rendement inférieur à 0,85 et une énergie d'impact à basse température dépassant 100J à -40 ° C, surpassant considérablement les produits produits à l'aide de processus conventionnels.

Deuxièmement, scénarios d'application et avantages de performance des tuyaux en acier soudés à couture droite à haute résistance

1. Transport d'énergie: Dans le projet West-East Gas Piephel III, l'utilisation de tuyaux en acier soudés à couture droite x80 à haute résistance a réduit l'épaisseur de la paroi du tuyau de 15%, augmentant la capacité de pression d'un seul tuyau à plus de 12 MPa et augmentant la capacité annuelle de transmission de gaz à 45 milliards de mètres cubes. L'analyse d'un pipeline a révélé que ce matériau a réduit le nombre de soudures pendant la construction dans les zones montagneuses de 20%, ce qui réduit considérablement le risque de défaillance de soudure circonférentielle. Le tuyau en acier de 1420 mm φ utilisé dans la ligne d'énergie est a établi un enregistrement mondial pour l'utilisation de tuyaux en acier de haut niveau de grand diamètre.

2. Construction et machines: L'utilisation du tuyau en acier soudé à haute résistance Q690D dans les structures en acier de grande hauteur a réduit le poids des composants de 25% à 30% et a augmenté le coefficient de ductilité des joints sismiques de 1,5 fois. Les tuyaux en acier de l'industrie lourde Sany pour les booms de camions à pompe atteignent une résistance de 1200 MPa et une durée de vie de fatigue de plus de 500 000 cycles. Notamment, la technologie de renforcement pré-déformation (comme une pré-étendue de 2%) peut encore augmenter la limite d'élasticité de 10% à 15%, ce qui le rend particulièrement adapté aux structures spatiales ultra-longues.

Troisièmement, les points de douleur de l'industrie et les directions d'innovation pour les tuyaux en acier soudées longitudinaux à haute résistance

Malgré la technologie mature, l'industrie est toujours confrontée à trois défis majeurs:

- Contrôle de la qualité de la soudure: les vitesses de soudage dépassant 20 m / min sont sujettes à un manque de défauts de fusion. Une entreprise a utilisé un système de surveillance du plasma pour réduire le taux de ferraille de 3% à 0,5%.

- Protection par corrosion Les goulots d'étranglement: les pipelines en eau profonde doivent résister à la pression externe de 15 MPa et à la corrosion H₂s. Un nouveau revêtement anti-corrosion 3PE combiné à une protection sacrificielle d'anode prolonge la durée de vie à 40 ans.

- Besoins d'optimisation des coûts: une entreprise a développé une technologie 'chaude à froide qui utilise un roulement à basse température 600 ° C au lieu de la formation traditionnelle du froid, réduisant les coûts de production de 18%. L'évolution technologique future se concentrera sur trois dimensions:

1. Génie génétique des matériaux: optimisation de la composition des alliages par simulation de Big Data, dans le but d'atteindre la production industrialisée de tuyaux en acier soudés de qualité x120 d'ici 2028;

2. Systèmes de soudage intelligents: la technologie de suivi de la soudure en temps réel basé sur la vision industrielle devrait augmenter les taux de réussite de soudage à 99,9%;

3. Fabrication verte: le processus de fabrication de fer à réduction de l'hydrogène peut réduire les émissions de CO₂ de 30% et combinée avec le processus raccourci de la fournaise à arc électrique, il créera un produit à faible teneur en carbone tout au long de son cycle de vie.

Quatrièmement, les perspectives du marché et les progrès de la localisation des tuyaux en acier soudés à couture droite à haute résistance

En 2024, le marché mondial des tuyaux en acier soudé à haute résistance dépassera 38 milliards de dollars, la Chine représentant 34%. Notamment, les produits haut de gamme nationaux brisaient le monopole international:

- Le tuyau en acier φ1219mm x80 d'une entreprise, développé à l'aide de son équipement, a réussi la certification dans les pays d'Asie centrale et a remporté l'offre pour un pipeline de 1 600 kilomètres de long;

- Le boîtier à haute résistance et résistant à l'effondrement d'une entreprise pour la production de gaz de schiste a réduit les coûts à puits uniques de 2 millions de yuans;

- Le tuyau en acier soudé ultra-long de 18 mètres d'une entreprise a réduit les soudures de bout sur les plates-formes offshore de 15%.

Cependant, dans des zones telles que des tuyaux en acier soudés à grand diamètre à paroi ultra-mince (<6 mm) et un tuyau cryogénique de -60 ° C pour les régions polaires, la demande intérieure pour ces produits reste élevée. Les experts de l'industrie recommandent de renforcer l'innovation collaborative dans l'industrie, le monde universitaire, la recherche, les tests et les applications, en se concentrant sur les percées dans les technologies de goulot d'étranglement telles que le traitement thermique en ligne et l'inspection automatisée pleine grandeur.

Des propriétés des matériaux aux applications d'ingénierie, l'évolution technologique des tuyaux en acier soudés à couture droite à haute résistance se poursuit sans relâche. Sous les objectifs 'Dual Carbon ', cet artefact industriel, intégrant la métallurgie, la mécanique et les processus de fabrication, continuera de stimuler l'évolution des infrastructures vers un développement plus sûr, plus efficace et plus durable. Comme l'a dit un ingénieur dans un forum technique: 'La coupe transversale de chaque tuyau en acier soudé est un chef-d'œuvre de la mécanique dans le monde microscopique. ' Cette beauté technologique cachée dans l'acier est une note de bas de page vive pour la fabrication de la Chine se déplaçant vers le haut de gamme.