天然气输送管道选材分析

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1、44石油规划设计2007年7月刘银春*刘王登海常志波徐海翔西安长庆科技工程有限责任公司四川天驰建设工程有限责任公司刘银春等.天然气输送管道选材分析.石油规划设计20071844447摘要随着人们对天然气需求量的不断增加天然气输送管道建设也迅速发展并且需要高压力大流量的钢管在天然气输送钢管选材中应考虑其强度韧性可焊性和耐蚀性论述了判断管材强度和韧性须考虑的技术指标以及判断管材可焊性的两个指标阐述了输送介质的4种腐蚀破坏形式及腐蚀机理提出了在天然气输送管道选材中应注意的问题关键词天然气输送管道强度韧性焊接腐蚀

2、选材分析随着人们对天然气需求的不断增加输气管道节约大量钢材降低建设成本目前输气管道是建设也得以迅速发展天然气管道输送作为一种经通过采用大口径和高输气压力的技术措施来提高经济安全高效的输送方式而被广泛应用目前济效益因此要求管材有较高的强度据计算高压输送和严酷的环境对输送管道提出了严格的技一条输送压力为7.5MPa直径为1400mm的输气管术性能要求通过对天然气输送管的发展趋势管道可代替3条压力为5.5MPa直径为1000mm的管道服役条件主要失效形式和失效原因等方面的综道可节省投资约35节省钢材约19对同一

3、合评价对天然气输送用钢管材质强度韧性可管径如果输气的工作压力从7.5MPa提高到101焊性和耐蚀性4个方面提出了具体的技术要求12MPa输气能力将提高3360而且高等级钢可以降低钢管的壁厚减少现场施工焊接的时间1强度要求从而降低钢材重量和建设成本一般来说每提高一钢管强度主要指屈服强度和抗拉强度屈服强个钢级可节约建设成本约7度表示材料抵抗塑性变形的能力一般情况下屈1.2提高钢管强度的技术指标服强度越高材料强度越高韧性则降低输气管1.2.1屈强比道的屈服强度一般为245555MPa计算时一般采屈强比即屈服强度

4、与抗拉强度之比值表示材用产品的公称最低屈服强度SMYS抗拉强度是指料塑性变形的能力屈强比与材料塑性变形能力和金属在拉断前所承受的最大应力输气管道的抗拉加工硬化能力有关从管道安全性考虑高钢级钢强度一般为415625MPa管的屈强比不应过大因为屈强比越大环向应变1.1提高钢管强度的原因允许值越小试验和运行压力越接近钢管的抗拉强天然气输气管道向着高压大流量长距离发度母材和焊接接头对缺陷的容忍能力就越小在展的趋势越来越明显随着管道输送压力直径的很多管道用钢管的技术规范中对材料的屈强比进明显增高提高钢管强度即采用高

5、钢级钢管可以*刘银春男1981年生助理工程师2005年毕业于西南石油大学油气储运工程专业现在西安长庆科技工程有限责任公司工作通信地址陕西省西安市未央区长庆兴隆园小区长庆大厦908室710021第18卷第4期刘银春等天然气输送管道选材分析45行了限制规定一般在0.850.93范围内裂纹将长程扩展造成严重后果相反如果韧性ISO3183-3规范中规定低于X52钢管屈强比不允较大则有可能止裂因此对管材韧性技术要求许超过0.90超过X52钢管的屈强比不允许超过包括两个方面一是确保不发生脆性断裂二是断0.92但API

6、Spec5L仅对冷扩径钢管作做出了屈裂后在一定管长内止裂目前随着冶金技术输强比不超过0.93的规定为了保证高等级钢管道气压力提高脆性断裂事故基本得到控制而经常的安全性一般油气管道的技术条件都对屈强比做发生的是延性断裂事故14923452.2延性断裂出规定延性断裂的止裂是输气管道的突出问题国外1.2.2包申格效应BauschingerEffeet包申格效应是材料的塑性力学现象包申格效应已进行了大量的研究提出了输气管道选用钢管延的特点一是只有多晶体材料才有包申格效应单性断裂与CVN夏比冲击值的关系近年来针晶体

7、材料则没有二是包申格效应的大小与材料主对高压大口径天然气输送管道的发展已有的止要指管材的化学成分晶粒度大小以及轧制工艺裂经验公式预测已经不能有效地保障管道安全因有关三是包申格效应的大小还与塑性变形量有关此国外研究人员提出了新的解决方法如Leis系塑性变形量在某一数值时包申格效应最高塑修正法DWTT落锤试验法HLP法和CTOAC性变形量再大时包申格效应减小甚至消失描法等述包申格效应大小的称为包申格效应值简称VBE指同一管材制成管后前后屈服值的差VBE如果使管材在一定长度内能够止裂要求管道一般为4050MPa

8、个别的能达到70MPa因此为管具有足够高的夏比冲击韧性夏比V型缺口冲击保证焊管成品的屈服强度达到技术标准的要求,钢试验测取CVN值在最低操作温度下CVN值在板的屈服强度应留有足够的余量以弥补包申格效0.125MYSJ以上就可以控制延性断裂对于焊应对钢管屈服强度的影响一般规定钢板应比钢缝一般按不起裂计算韧性管高一个等级或者在该级别钢的SMYS的基础上提102.3管材止裂应注意的问题高4050MPa钢板订货时要求管材的最小韧性值大