摘要：由于压缩空气储能系统在储气过程中,储气库中压缩空气的压力和温度不断发生变化,会直接影响压缩机的输出功率和实际储气量,以管线钢作为储气库的形式为例,采用数值求解微分方程的方法首先分析了15 m管线钢在绝热工况下压缩空气的温升效应,并采用Fluent进行仿真验证。在考虑管线钢温升以及不同传热工况下,对3 024 m的长距离管线钢进行了储气过程的热力计算,并将储气过程与压缩机做功过程进行耦合计算,获得储气过程中压缩空气的压力和温度,压缩机的输出功率、储气库实际储气量等参数的变化规律。结果表明:当综合传热系数为0 W/(m^(2)·K)、1 W/(m^(2)·K)、5 W/(m^(2)·K)和25 W/(m^(2)·K)时,充气结束时的压缩空气质量平均温度分别为315.39 K、311.65 K、301.52 K和291.35 K,储气量分别为244.64 t、252.60 t、275.77 t和301.35 t。

摘要：【目的】将氢气以一定比例掺入现有天然气管网进行大规模长距离输送是氢能储运最为高效和经济的方式之一,但在氢气环境中管线钢可能发生氢脆现象,导致其力学性能发生退化,为管道的安全运行带来隐患。天然气管道掺氢输送工程的应用实施关键需要对掺氢输送管线钢进行力学性能评价,明确掺氢比对管线钢氢脆敏感性的影响规律。【方法】基于ASTM G142-2016《高压、高温或高压高温含氢环境中测定金属脆化敏感性的标准试验方法》,采用自行设计的带有压力容器的慢应变速率拉伸试验系统进行高压气相原位充氢慢应变速率拉伸试验,并借助Instron 8801伺服液压疲劳测试系统开展高压气相原位充氢准静态断裂韧性试验,从而开展不同氢气压力环境条件下X65管线钢的氢脆行为研究,并结合断口形貌分析研究不同掺氢比对管线钢力学性能的影响。【结果】X65管线钢在总压为9 MPa,掺氢比分别为3%、5%、10%的条件下,与无氢环境相比,其断后总延伸率下降程度在11.5%以内,而断裂韧性在掺氢比为3%、10%氢气环境中分别下降23.5%、43.1%,氢脆程度随掺氢比的增加而加剧。断口形貌表明在掺氢比小于10%的条件下,试样断口主要均以韧性断裂为主,没有典型脆性断口形貌。【结论】对于X65管线钢,尤其是在役运行多年的管道,如需开展掺氢输送,建议开展相关管线钢氢脆敏感力学性能评价分析工作,以确保管道的安全运行。(图8,表1,参21)

摘要：叙述了合金元素、制备工艺及显微组织对钢的抗SSC性能和HIC能力的影响。认为:在设计钢的化学成分时,可根据不同元素对其SSC性能的影响,选取多种元素同时添加以改善钢的抗SSC性能;与普通高温回火相比,在较低温度下长时间回火或双次回火可能会更大程度地提高马氏体组织材料的抗SSC性能;在马氏体组织中引入铁素体,可进一步提高材料的抗SSC性能。此外,还可以尝试在材料中加入适量的Cu元素,再通过临界淬火+回火的方法得到回火索氏体和铁素体复相组织,使材料具有较高的强度和较好的抗SSC性能。

摘要：管道运输是当前长距离输送石油、天然气等能源最经济的方式之一,具有优异的低温韧性是保证管线钢安全运输的重要特征.落锤撕裂试验(Drop weight tear testing,DWTT)是衡量管线钢低温韧性的最有效的方法.在目前的工作中,根据钢厂提供的产线数据集和文献收集的管线钢数据集,建立了基于机器学习的DWTT剪切面积预测模型.基于纯产线数据和文献数据辅助的产线数据构造了两种机器学习策略方案,测试了不同机器学习算法,效果最好的均是随机森林模型,策略一的纯产线数据模型的性能指标皮尔逊相关系数(PCC)为0.64,策略二的文献数据辅助的产线数据模型的性能指标皮尔逊相关系数(PCC)为0.92,文献数据的增加有效提高了DWTT剪切面积预测精度.机器学习技术为优化和预测DWTT剪切面积提供了一种新的思路.

摘要：管道是石油天然气长距离输送最安全、经济的方式。过去40年,随着管道输量和效率需求的不断提升,以及钢铁冶金制造技术及相应装备的进步,管线钢的开发和应用取得了快速发展。针对这一特点,从应用需求驱动、合金成分设计、制造工艺与装备、显微组织、力学性能等方面对管线钢的发展历程进行阐述,包括低碳微合金化且具有良好可焊性的化学成分设计优化,高纯净度冶金和控轧控冷(Thermomechanical Control Process,TMCP)技术发展,珠光体-铁素体、针状铁素体、铁素体-贝氏体双相或复相、超低碳贝氏体等管线钢显微组织特征变化,以及高强度、高韧性、高变形能力管线钢的研制。在总结管线钢历史沿革的基础上,针对超大输量、更复杂服役工况和输送介质、氢气、二氧化碳等新能源管道建设需求,结合钢铁行业技术发展前沿,探讨了未来管线钢的技术发展趋势与方向。

摘要：针对集输管线和井场出站段管线易发生内腐蚀,且无法有效实施内穿插或挤涂等内防腐蚀措施,通过模拟计算和室内试验研究了不同牺牲阳极对20号管线钢内腐蚀的阴极保护效果,其中包括带状锌合金,环状铝合金和棒状铝合金三种阳极。结果表明:随着离牺牲阳极的距离增加,管线内壁受牺牲阳极的保护作用下降;对于直径为159~308 mm且无内防腐蚀层的管线而言,牺牲阳极的单侧保护距离为3.10~3.45 m;不同形状牺牲阳极均表现出了极限输出电流,其中环状和棒状阳极的预测寿命可以达到5 a的设计要求;室内试验结果与模拟计算结果吻合,此外,由于钙镁沉积,阳极输出电流会随时间逐渐减小,当阳极应用于现场时,实际消耗速率较低,其使用寿命会有所延长。

摘要：氢气的存在会劣化金属材料的力学性能,导致材料发生氢脆断裂,严重影响含氢天然气输送管线的安全输送,为此本文开展X80管线钢在含氢环境中的断裂韧性试验,通过对比无氢环境,评定氢气的存在对X80管线钢断裂韧性和缺陷容限的影响规律,利用扫描电镜对断口进行观察分析,判断其在不同条件下的断裂模式。结果表明,在12 MPa的输送压力环境中掺入2%H_(2),X80管线钢的断裂韧性比氮气环境有一定程度的下降,X80管线钢在氮气中的裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)值为0.42 mm,在氢气中的值为0.33 mm,2%H_(2)使X80的断裂韧性下降21.42%,相应地氢气降低了管线钢允许的缺陷尺寸。从断口的形貌来看,氢气并没有改变材料的断裂模式,仍表现出明显的韧性断裂的特征,但局部有少量微裂纹存在。

摘要：目前,在氢能储运技术中,利用现有天然气管网以掺氢天然气的形式输送氢气最为经济,掺氢天然气输送技术受到国内外研究机构的广泛关注。然而,管线钢在输氢过程中因氢与基体接触,可能发生氢脆现象,导致其力学性能发生劣化,威胁管道的安全运行。以天然气管道典型用钢X52、X80钢为研究对象,通过高压气相氢环境下的原位拉伸实验和断口形貌分析研究其在实际掺氢工况下的力学性能变化规律,分析氢分压对材料屈服强度、抗拉强度、断面收缩率及氢脆指数的影响。结果表明:掺氢天然气随氢分压增大,X52、X80钢的塑性逐渐下降,氢脆程度加剧;与X80钢相比,X52钢更适用于掺氢天然气输送。研究成果可为未来掺氢天然气管道的设计选材与安全运行提供参考。

摘要：碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是目前实现化石能源低碳化利用和碳中和的关键途径。随着CCUS技术的不断发展,超临界二氧化碳(CO_(2))输送管道的内腐蚀问题势必成为影响输碳管道工程安全运维的痛点之一。管线钢在超临界CO_(2)环境中的腐蚀行为和机理与传统油气田CO_(2)腐蚀有着较大不同,是一种在全新环境体系下的腐蚀问题。本文以水相介质导致超临界CO_(2)管道内腐蚀这一主要诱因为线索,综述了杂质、温度、压力以及流速等因素对典型管线钢在超临界工况下的CO_(2)内腐蚀行为的影响,尤其针对含水量这一关键因素进行了详述和对比,分析了当前超临界CO_(2)管输过程中仍然存在的腐蚀与防护问题以及挑战,最后对超临界CO_(2)腐蚀问题未来的重点关注方向进行了展望,结论有助于优化未来输碳管道工程设计与制定对应的腐蚀控制方法。

摘要：回顾总结了近年来国际上高等级管线钢的发展。现代管线钢向高强度、大厚度、抗应变和抗HIC方向发展。为降低长距离天然气管线的建设成本,开发了X100和X120超高强度管线管,并进行了X100和X120管线试验段建设,取得了显著的进展。开发了以双相显微组织为特征的满足“基于应变设计”的抗大应变高强度管线钢,强度等级从X65至X100,可应用于冻土带、地震区和水土流失区域的管线建设。海底管线用钢和抗HIC管线管的强度等级已从以往的X65提高到X70,X70管线管的最大壁厚可达34.1 mm,并已批量在工程中应用。新型的HTP高强度管线钢采用超低碳高铌含铬的成分设计,具有十分优良的性能,用铬替代钼可显著地降低成本,生产的X80管线管已应用于美国第一条X80管线。