管线钢及管线钢管的研究进展与发展方向.pdf

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1、管线钢及管线钢管的研究进展与发展方向冯耀荣，霍春勇，马秋荣，庄传晶，刘迎来，李鹤林(中国石油天然气集团公司管材研究所，石油管力学和环境行为重点实验室)摘要：论述了油气输送管线用钢及管线钢管的国内外发展动向，介绍了国内近年来在油气输送管线钢及管线钢管应用基础研究及产品开发方面所取得的主要进展，指出了我国油气输送管线用钢及管线钢管的研究方向。关键词：管线钢，管线钢管，管材选用，感应加热弯管，大口径三通，针状铁素体，断裂控制，异常断口，研究进展，发展方向1油气输送管道及管线钢的发展随着世界经济的飞速发展，对石油天然气的需求日益增加。预计在未来10～15年内，石油天然气的需求量将增加一倍。作为

2、石油和天然气的一种经济、安全、不间断的长距离输送工具，油气输送管道在近40年取得了巨大的发展。目前，全世界石油、天然气管道的总长度已超过2．30×106km，并以每年2×104～3×104km的速度增加。在近10年内，我国已建成陕京管线、涩宁兰管线、兰成渝管线以及西气东输管线等十几条重大长输管线，预计今后10～15年内，我国共需各类油气输送干线用钢管约1000X104吨。油气管道特别是天然气管道发展的一个重要趋势是采用大口径高压输送及选用高钢级管材。采用高压输送和选用高强度管材，可大幅度节约管道成本。采用高压输送可减小管径，通过高钢级管材的开发和应用可减小钢管的壁厚，进而减轻管子的重量

3、，并减少焊接时间，从而大大降低钢材重量和建设成本。例如采用管材X100比X65和X70费用节约30％左右，节约管线建设成本10％～12％。20世纪50．60年代最高压力为6．3MPa，70～80年代最高压力为10Mpa，90年代已达14MPa。国外新建天然气管道的设计工作压力都在10MPa以上。目前，输气管道的设计和运行压力已达15MPa甚至20MPa，有些管道甚至考虑采用更高的压力。随着输气管道输送压力的不断提高，输送钢管也相应地迅速向高钢级发展。60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用X60．X65钢级，近年来以X70为主，X80也已开始试用。国外近几年新建的管道基本上都是X7

4、0钢级。TransCanada等管道公司将X80列为首选钢级。目前，全世界敷设的X80管道约1000km。国际上含酸性介质天然气输送用钢管(抗HIC钢管)已自成体系。德国、日本和加拿大，抗HIC的X70钢管已经形成生产能力，但实际使用较少。抗HIC的X80钢管正在研制中。目前，X100管线钢管已在日本NKK、新日铁、住友、川崎和欧洲钢管公司开发出来。由ECSC、CSM和欧洲钢管共同进行的联合研究项目，开展了管径达到1420mm输送压力为15MPa的X100钢管的断裂行为的研究，采用实验室试验和全尺寸爆破试验，对其可行性进行了论证。与此同时，由EXXON、住友金属、新日铁共同进行X120

5、或X125的研究。2002年TCPL在加拿大建成了一条管径1219mm，壁厚14．3mm的X100钢级的lkm试验段。同年，新版的CSZ245．1．2002中首次将Grade690(X100)列入加拿大国家标准。2004年，ExxonMobil公司在加拿大进行了X120钢管1．6公里试验段铺设。另外，复合材料增强管线钢管正在开发，即在高钢级管材外部包敷一层玻璃钢和合成树脂，采用这种管材，可进一步提高输送压力，降低建设成本，同时可增加管输量，增加管子抵抗各种破坏的能力和安全性。当管线管材料钢级超过X120～X125时，单纯依靠提高钢级来减少成本已十分困难，必须采用复合材料增强管线钢管。我

6、国从50年代到70年代管线钢主要采用A3、16Mn；70年代后期和80年代则采用从日本进口的TS52K(相当于X52)；“六五”和“七五”期间，在管线钢方面进行了科技攻关，但由于种种原因未批量使用；“八五”期间，通过冶金和石油系统的联合攻关，成功研制和开发了X52．XT0高韧性管线钢，并逐步得到广泛应用；西气东输工程之前我国输气管道最大直径为660×71r13．n'l，最高钢级为X60，最大工作压力为6．4MPa。在国家西气东输等重点工程立项后，石油部门和冶金部门联合开展了一系列相关的研究工作，如大口径输气管道工程用高钢级管材国产化，油气输送管线管材选用研究，高钢级管材组织性能及断裂控

7、制研究，油气输送管线安全可靠性研究，大口径感应加热弯管和三通生产工艺技术研究等。通过这些项目的研究，不仅促进了国内X70管线钢产品的研究开发，也保证了西气东输等重要工程用管材的质量和管道的安全可靠性。长达4000km的西气东输管道采用了直径为1016mm、壁厚14．6～26．2mm的X70钢级管线钢及管线钢管，将输气压力提高到10MPa，标志着我国天然气管道工业发展到一个新水平，具有里程碑的意义。国内在x80高钢级管材的研究和应用方面，石油部门