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1、管線鋼及管線鋼管的研究進展與發(fā)展方向馮耀榮，霍春勇，馬秋榮，莊傳晶，劉迎來，李鶴林(中國石油天然氣集團公司管材研究所，石油管力學和環(huán)境行為重點實驗室)摘要：論述了油氣輸送管線用鋼及管線鋼管的國內外發(fā)展動向，介紹了國內近年來在油氣輸送管線鋼及管線鋼管應用基礎研究及產品開發(fā)方面所取得的主要進展，指出了我國油氣輸送管線用鋼及管線鋼管的研究方向。關鍵詞：管線鋼，管線鋼管，管材選用，感應加熱彎管，大口徑三通，針狀鐵素體，斷裂控制，異常斷口，研究進展，發(fā)展方向1油氣輸送管道及管線鋼的發(fā)展隨著世界經濟的飛速發(fā)展，對石油天然氣的需求日益增加。預計在未來10～15年內，石油天然氣的需求量將增加一倍。作為
2、石油和天然氣的一種經濟、安全、不間斷的長距離輸送工具，油氣輸送管道在近40年取得了巨大的發(fā)展。目前，全世界石油、天然氣管道的總長度已超過2．30×106km，并以每年2×104～3×104km的速度增加。在近10年內，我國已建成陜京管線、澀寧蘭管線、蘭成渝管線以及西氣東輸管線等十幾條重大長輸管線，預計今后10～15年內，我國共需各類油氣輸送干線用鋼管約1000X104噸。油氣管道特別是天然氣管道發(fā)展的一個重要趨勢是采用大口徑高壓輸送及選用高鋼級管材。采用高壓輸送和選用高強度管材，可大幅度節(jié)約管道成本。采用高壓輸送可減小管徑，通過高鋼級管材的開發(fā)和應用可減小鋼管的壁厚，進而減輕管子的重量
3、，并減少焊接時間，從而大大降低鋼材重量和建設成本。例如采用管材X100比X65和X70費用節(jié)約30％左右，節(jié)約管線建設成本10％～12％。20世紀50．60年代最高壓力為6．3MPa，70～80年代最高壓力為10Mpa，90年代已達14MPa。國外新建天然氣管道的設計工作壓力都在10MPa以上。目前，輸氣管道的設計和運行壓力已達15MPa甚至20MPa，有些管道甚至考慮采用更高的壓力。隨著輸氣管道輸送壓力的不斷提高，輸送鋼管也相應地迅速向高鋼級發(fā)展。60年代一般采用X52鋼級，70年代普遍采用X60．X65鋼級，近年來以X70為主，X80也已開始試用。國外近幾年新建的管道基本上都是X7
4、0鋼級。TransCanada等管道公司將X80列為首選鋼級。目前，全世界敷設的X80管道約1000km。國際上含酸性介質天然氣輸送用鋼管(抗HIC鋼管)已自成體系。德國、日本和加拿大，抗HIC的X70鋼管已經形成生產能力，但實際使用較少。抗HIC的X80鋼管正在研制中。目前，X100管線鋼管已在日本NKK、新日鐵、住友、川崎和歐洲鋼管公司開發(fā)出來。由ECSC、CSM和歐洲鋼管共同進行的聯合研究項目，開展了管徑達到1420mm輸送壓力為15MPa的X100鋼管的斷裂行為的研究，采用實驗室試驗和全尺寸爆破試驗，對其可行性進行了論證。與此同時，由EXXON、住友金屬、新日鐵共同進行X120
5、或X125的研究。2002年TCPL在加拿大建成了一條管徑1219mm，壁厚14．3mm的X100鋼級的lkm試驗段。同年，新版的CSZ245．1．2002中首次將Grade690(X100)列入加拿大國家標準。2004年，ExxonMobil公司在加拿大進行了X120鋼管1．6公里試驗段鋪設。另外，復合材料增強管線鋼管正在開發(fā)，即在高鋼級管材外部包敷一層玻璃鋼和合成樹脂，采用這種管材，可進一步提高輸送壓力，降低建設成本，同時可增加管輸量，增加管子抵抗各種破壞的能力和安全性。當管線管材料鋼級超過X120～X125時，單純依靠提高鋼級來減少成本已十分困難，必須采用復合材料增強管線鋼管。我
6、國從50年代到70年代管線鋼主要采用A3、16Mn；70年代后期和80年代則采用從日本進口的TS52K(相當于X52)；“六五”和“七五”期間，在管線鋼方面進行了科技攻關，但由于種種原因未批量使用；“八五”期間，通過冶金和石油系統(tǒng)的聯合攻關，成功研制和開發(fā)了X52．XT0高韌性管線鋼，并逐步得到廣泛應用；西氣東輸工程之前我國輸氣管道最大直徑為660×71r13．n'l，最高鋼級為X60，最大工作壓力為6．4MPa。在國家西氣東輸等重點工程立項后，石油部門和冶金部門聯合開展了一系列相關的研究工作，如大口徑輸氣管道工程用高鋼級管材國產化，油氣輸送管線管材選用研究，高鋼級管材組織性能及斷裂控
7、制研究，油氣輸送管線安全可靠性研究，大口徑感應加熱彎管和三通生產工藝技術研究等。通過這些項目的研究，不僅促進了國內X70管線鋼產品的研究開發(fā)，也保證了西氣東輸等重要工程用管材的質量和管道的安全可靠性。長達4000km的西氣東輸管道采用了直徑為1016mm、壁厚14．6～26．2mm的X70鋼級管線鋼及管線鋼管，將輸氣壓力提高到10MPa，標志著我國天然氣管道工業(yè)發(fā)展到一個新水平，具有里程碑的意義。國內在x80高鋼級管材的研究和應用方面，石油部門
