Caractéristiques et détails de production des tuyaux d'acier soudés par couture droite de Q620E dans des projets industriels communs

Tuyaux d'acier soudés par couture droite de Q620E, En tant que tuyau en acier de construction faiblement allié à haute résistance, ont montré une valeur d'application significative dans les domaines du pétrole, du gaz naturel, des machines d'ingénierie, de la construction de ponts, etc. ces dernières années. Ses excellentes propriétés mécaniques et caractéristiques de soudage en font un choix idéal pour les environnements à haute pression et à forte contrainte.

Tout d'abord, les caractéristiques matérielles et les spécifications standard des tuyaux en acier soudés à couture droite Q620E
Q620E est un acier de construction de haute résistance faiblement allié. Le "Q" dans le grade représente la limite d'élasticité, "620" signifie que la limite inférieure de la limite d'élasticité est de 620MPa, et "E" indique qu'il a une résistance aux chocs à basse température de-40 ℃. Selon la norme GB/T 1591-2018 «acier de construction de haute résistance faiblement allié», Q620E doit répondre aux indicateurs de base suivants:
-Propriétés mécaniques: résistance à la traction ≥ 720MPa, allongement après fracture ≥ 14%, -40 ℃ énergie d'impact ≥ 27J;
-Composition chimique: conception à faible teneur en carbone (C≤ 0,18%), ajoutant des éléments de micro-alliage tels que Nb, V, Ti, etc., et améliorant la résistance grâce au renforcement des grains fins et au renforcement des précipitations;
-Soudabilité: équivalent carbone Ceq≤ 0,48%, coefficient de sensibilité à la fissure à froid Pcm≤ 0,26%, nettement meilleur que l'acier à haute résistance ordinaire, adapté à la production de soudage à grande échelle de tuyaux en acier soudés à couture droite.
Le matériau atteint un équilibre de résistance et de ténacité grâce à un processus de trempe et de revenu (trempe + revenu), et sa microstructure est une troostite trempée, qui a à la fois une résistance élevée et une bonne ductilité. Par rapport à des produits similaires tels que Q550D, Q620E a une augmentation d'environ 12% de la capacité de charge à la même épaisseur, ce qui est particulièrement adapté aux projets d'infrastructure dans des conditions climatiques extrêmes.

Deuxièmement, le processus de production et la percée technologique du tuyau d'acier soudé par couture droite Q620E
Le processus de production de tubes en acier soudés à couture droite (LSAW) comprend des maillons clés tels que le prétraitement des tôles d'acier, le formage, le soudage et le traitement thermique. La production de tuyaux en acier à couture droite Q620E doit résoudre les difficultés techniques suivantes:
1. prétraitement de la plaque d'acier: Les plaques d'acier utilisant un processus de laminage contrôlé et de refroidissement contrôlé (TMCP) doivent être éliminées par grenaillage rouille et fraisées pour s'assurer qu'il n'y a aucun résidu d'oxyde dans la zone de soudage. La pratique d'une grande aciérie montre que la tolérance de largeur de la tôle d'acier doit être contrôlée à ± 1mm pour éviter une concentration de contrainte de formage ultérieure.
2. technologie de formage JCOE: La plaque d'acier est pressée dans un tube vierge par le processus de flexion progressive (JCO). Par rapport au processus UOE traditionnel, la précision de formage est plus élevée et la contrainte résiduelle est réduite de 15% à 20%. Une certaine entreprise utilise une presse hydraulique de 30 000 tonnes pour produire des tuyaux d'un diamètre de 508-1420mm et d'une épaisseur de paroi de 6-40mm, avec une ovalité de ≤ 0,8% D.
3. Soudage à l'arc submergé multi-fils (SCIE): soudage tandem à quatre fils (vitesse de soudage 1,2-1,8 m/min), alimentation combinée DC + AC pour soudage interne afin de réduire le coup magnétique et contrôle de la chaleur (15-25kJ/cm) pour le soudage externe pour affiner les grains dans la zone affectée par la chaleur. L'énergie d'impact mesurée de soudure d'un certain projet a atteint 45J (-40 ℃), atteignant plus de 90% du niveau matériel de parent.
4. expansion de diamètre et traitement thermique: Le taux d'expansion de diamètre mécanique est habituellement 0.8%-1.2% pour éliminer former l'effort; la trempe hors ligne ultérieure à 580-620 ℃ est exécutée pour rendre la soudure et les propriétés matérielles de parent cohérentes. Un rapport de test montre que la plage de fluctuation de dureté du corps de tuyau traité thermiquement est réduite de HRC28-32 à HRC25-28, améliorant considérablement la sécurité du service.

Troisièmement, les scénarios d'application typiques et les cas de tuyaux en acier soudés à couture droite Q620E
1. champ de transport de pétrole et de gaz: Dans le projet de canalisation de transmission charbon-gaz du Xinjiang, des tuyaux d'acier soudés à couture droite Q620E Φ 1219 × 26.2mm sont utilisés dans des sections de tuyaux haute pression 7MPa, 10% plus minces que l'acier X80, économisant environ 80 tonnes d'acier par kilomètre de la canalisation. Sa dureté à l'impact à basse température de-45 ℃ répond aux besoins des régions extrêmement froides, et le taux de passage de soudure est 99,3%.
2. pièces structurelles de machines d'ingénierie: Une société emploie les tuyaux d'acier de Q620E (Φ 600 × 16mm) dans le boom d'une grue de 400 tonnes, qui réduit le poids du boom de 18% et augmente la charge de limite à 2,5 fois la valeur évaluée. Grâce à la mesure de suivi au laser, l'erreur de rectitude du tuyau est <1,5 mm/m, ce qui garantit la précision télescopique de la flèche multi-section.
3. structure de soutien de l'énergie éolienne: Un projet d'énergie éolienne offshore dans le Jiangsu utilise Q620E pour la section de transition d'une seule pile (épaisseur de paroi 50mm), avec une protection d'anode sacrificielle. Dans un environnement marin avec une concentration de Cl supérieure à 8000mg/m³, la durée de vie prévue est de 35 ans. Lorsque sa résistance à la fatigue Δσ = 200MPa, le nombre de cycles dépasse 2 × 10: fois, ce qui est nettement meilleur que le matériau Q460C.

Quatrièmement, le statut du marché et la tendance de développement du tuyau en acier soudé à couture droite Q620E
Selon les données de la China Iron and Steel Association, la taille du marché des tubes en acier soudés à haute résistance atteindra 2,8 millions de tonnes en 2024, dont la nuance Q620E représente environ 15%, avec un taux de croissance annuel composé de 8,7%. Les facteurs de conduite comprennent:
-Demande de transformation de l'énergie: la construction de pipelines d'hydrogène favorise l'application d'acier à haute résistance. La sensibilité de fragilisation par l'hydrogène de Q620E dans un environnement d'hydrogène 2MPa est seulement 60% de celle de l'acier X70;
-Tendance légère: Le tuyau d'acier soudé par Q620E (Φ 120 × 8mm) pour l'arbre d'entraînement de véhicule utilitaire est 25% plus léger que l'acier 45 # traditionnel, et la consommation de carburant par 100 kilomètres est réduite de 1.2L;
-Itération de la technologie: La ligne de production intégrée "laminage-soudage-chauffage" développée par une certaine entreprise a réduit le coût de production du tuyau de couture droite Q620E de 12% et raccourci le cycle de livraison à 15 jours.
Les défis futurs sont les suivants: ① Contrôle de la contrainte résiduelle de soudage de tuyaux en acier à paroi épaisse (>50mm); ② Modification de la résistance à la corrosion H₂S des pipelines en eau profonde; ③ Taux de pénétration insuffisant des robots de soudage intelligents (actuellement <30%). Il est prévu que d'ici 2028, avec la maturité de la technologie de trempe en ligne TMCP +, la part de marché des tuyaux en acier soudés à couture droite Q620E dans les pipelines à ultra-haute pression dépassera 40%.

Conclusion
Le tuyau d'acier soudé par couture droite de Q620E a réalisé une amélioration synergique de la force, de la dureté, et de la soudabilité par l'optimisation matérielle d'innovation et de processus. Dans le cadre de l'objectif «double carbone», son avantage de coût du cycle de vie complet sera libéré, devenant un matériau clé irremplaçable dans le domaine de la fabrication d'équipements haut de gamme. L'industrie doit accélérer la mise en place d'un système complet de traçabilité des données, de la production de tôles d'acier au service par pipeline, afin de faire face aux normes de sécurité de plus en plus strictes.