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流體管鋼管鋼級 |
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| 西安峻澤金屬材料有限公司 更新日期:2010/7/10 |
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管道介質(zhì)的輸送壓力有逐漸增高的趨勢，在輸氣管線上尤為明顯。這是因為在一定范圍內(nèi)提高輸送壓力會增加經(jīng)濟(jì)效益，以輸氣管線為例，在輸量不變的條件下，隨著輸送壓力的提高氣體的密度增加而流速減小，從而使摩阻下降。
在一條輸氣管線的站間距內(nèi)由進(jìn)站到出戰(zhàn)壓力逐漸下降，而流速逐漸增加，隨之摩阻也逐漸增加，故離進(jìn)站口 3 ／ 4 長度消耗生出站壓差△ p 的一半，而后 1 ／ 4 長度消耗另一半。輸氣管線與輸油管線最大的差別是由進(jìn)站到出站流速是逐漸增加的，這是介質(zhì)的可壓縮性造成的。而油基本上是不可壓縮的，雖然輸送壓力沿管程逐步下降，但流速是不變的，摩阻也是前后相同的。由此看出對于輸氣管線壓力的提高可使摩阻下降，而輸送能耗下降。
還應(yīng)指出，輸氣管線的能耗遠(yuǎn)比輸油為大，僅以西氣東輸管線為例，該管線輸送壓力 p ： 10MPa ，輸量為 120 億 m3 ／年，管線長度為 4000KM ，粗略按經(jīng)驗估計能耗大致為 12 億 m3 ／年，而輸量的。 1/10 作為沿途的能源消耗掉了。
由于對降低能耗的關(guān)切，輸送壓力有逐步增加的趨勢。早期我國四川省的天然氣管線輸送壓力為 2.5MPa ，以后增加到 4MPa ，陜京線提升為 6MPa ，西氣東輸增至 10MPa ，國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家近十氣輸氣管線多選取 12MPa 。
在輸氣管線上壓比亦有逐漸下降的趨勢。所謂壓比指進(jìn)站壓力與出站壓力之比，壓比減少意味著全線均在較高的壓力下運行，這樣也可使能耗減小。早期壓力多為 1.6 ，后來降至 1.4 ，近年國外有些輸氣管線取壓比為 1.25 。當(dāng)然，壓比減小，壓縮機站數(shù)要增加，從而投資會增加。對于管徑、壓力、壓比均需進(jìn)行優(yōu)化計算和比選。
當(dāng)輸量確定，通過優(yōu)化確定管徑、壓力、壓比以后，如選取較高壓力而鋼材強度等級太低，則會造成壁厚過大，這給制管、現(xiàn)場焊接以及運輸?shù)戎T多環(huán)節(jié)帶來困難，甚至難以實現(xiàn)。生產(chǎn)的需求促進(jìn)了鋼材等級的提高。
API 于 1926 年發(fā)布 APl5L 標(biāo)準(zhǔn)，最初只包括 A25 、 A 、 B 三種鋼級，最小屈服值分別為 172 、 207 、 251MPa 。 API 于 1947 年發(fā)布 APl5LX 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中增加了 X42 ， X46 ， X52 三種鋼級，其最小屈服值分別為 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開始，先后發(fā)布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種鋼級，其最小屈服值分別為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 發(fā)布 U80 、 U100 標(biāo)準(zhǔn)，其最小屈服值分別為 551 、 691Mpa ，以后 API 又將 U80 、 U100 改為 X80 、 X100 。 粗略統(tǒng)計，全世界 2000 年以前 X70 用量在 40 ％左右， X65 、 X60 均在 30 ％左右徘徊，小口徑成品油管線也有相當(dāng)數(shù)量選用 X52 鋼級，且多為 ERW 鋼管。
關(guān)于 X80 鋼級，國內(nèi)、外議論很多，國際上曾對 X80 研制已耗巨額投資的鋼鐵巨頭更是積極宣傳 X80 ，甚至 X100 ，但時至今日 X80 只處于 " 試驗段階段，總長僅 400KM 左右。目前正在建設(shè)中的管線尚無采用 X80 鋼級的，計劃中或正在準(zhǔn)備中興建的管線尚無下定決心采用 X80 者，對此筆者曾與國外多家管道工程公司 ( 負(fù)責(zé)管道設(shè)計 ) 的技術(shù)人員交換過意見，大家看法基本相同， 大致可歸納如下：
1 、 X80 鋼級隨著操作壓力的提高及準(zhǔn)備工作的完善將來必定會得到發(fā)展；
2 、當(dāng)前大石油業(yè)主不愿意首先選用 X80 大致出于以下原因：
(1) 某一種新鋼級 ( 包括煉鋼、軋制、制管 ) 由開始生產(chǎn)至熟練的生產(chǎn)要有一個不合格率由高至低的過程，用同樣的檢驗手段其出廠的不合格率也會有一個由低至高的過程，首先采用者要承擔(dān)此風(fēng)險；
(2) 在現(xiàn)場焊接過程中，包括預(yù)熱溫度、層間溫度、熱入量等對新鋼級要有一個探索過程，在此期間不合格率也有一個由高至低的過程，首先采用者更多地承擔(dān)此風(fēng)險；
(3) 采用 X80 后，現(xiàn)場使用的冷彎機、焊絲、環(huán)縫自動焊機、熱彎頭工藝等可能需要改變，重新購置或研制，從而增加了工程費用；
(4) 采用 X80 后，同樣直徑，當(dāng)操作壓力不夠高的情況下，鋼材強度等級的提高意味著厚度的減薄，亦即厚度直徑比 (t ／ D) 的減小，這也就意味著管線剛性的降低。從事故分析及風(fēng)險分析看，管線的第三方破壞通常占破壞原因的 40 ％以上，而管線抵抗第三方破壞能力僅與 t ／ D 比有關(guān)而與強度等級無關(guān)。
從我國國情看，我國雖然經(jīng)濟(jì)近十多年迅速發(fā)展，但仍屬發(fā)展中國家，筆者建議在采用 X80 問題上我們不做 " 第一個吃螃蟹 " 的人，采取 " 韜光養(yǎng)晦 " 的策略，這對業(yè)主單位有利對我國冶金行業(yè)也有利。
我國冶金行業(yè)在近十余年來為發(fā)展管道鋼付出了極大的辛勞，取得可喜的業(yè)績，目前正在全力攻關(guān) X70 寬板 ( 做直縫埋弧焊焊管用 ) 并積極為能穩(wěn)定 X70 熱軋卷板的質(zhì)量做努力，如當(dāng)前決定大量采用 X80 鋼級，因我國冶金業(yè)對此既無經(jīng)驗又無業(yè)績而難與國外冶金行業(yè)競爭，筆者對我國冶金業(yè)不僅有深厚的感情，也深信我國冶金業(yè)的能力，但不宜操之過急，當(dāng)然目前抽出少量的力量對 X80 進(jìn)行探索還是必要的，但必須抓住主要矛盾。
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