俄罗斯油气输送用焊管标准与国内工厂现行标准对比研究

对比俄罗斯常用油气输送用焊管标准GOST R 52079—2003，CTT-08.00-60.30.00-KTN-013-1-05，ТУ14-156-82-2009与国内工厂现行常用标准API Spec 5L，CDP-S-NGP-PL-006-2011-2，CDP-S-COP-PL-007-2011-2的差异。结果表明：俄罗斯油气输送用焊管标准与国内工厂现行标准在理化性能和生产检验等方面差异较大。俄罗斯标准对试样力学性能要求较高，强调较低的屈强比和较高的伸长率以及管材屈服变形后的塑性变形能力；在生产检验时，检验项目繁多。

俄罗斯油气资源极为丰富，油气长输管道项目繁多。近年来，俄罗斯重视发展东部油气工业，将石油天然气产品瞄准了中国、日本、韩国等亚太国家市场，俄罗斯计划建设中俄天然气管道项目（阿尔泰项目），正是其走向亚太地区能源市场的重要项目之一。

俄罗斯油气管道设计和建设特点鲜明，油气输送用钢管标准也自成体系，与API Spec 5L《管线钢管规范》有较大差异。国内钢管厂主要以API Spec 5L，ISO 3183《石油和天然气工业管道运输系统用钢管》、GB/T 9711《石油天然气工业管线输送系统用钢管》标准为基础［1-8］，对俄罗斯标准体系缺乏深入了解，在获得中俄天然气管道项目时，难以及时准确生产符合该标准体系的钢管产品。因此，为加强我国在俄罗斯钢管市场的竞争力，为我国参与中俄天然气管道建设提供必要的技术储备，有必要对俄罗斯钢管标准进行深入研究。

笔者现就俄罗斯与国内工厂现行标准的差异展开讨论，通过技术比对和分析，提出制造符合俄罗斯标准的管线钢管的建议。

1俄罗斯标准简介

GOST标准一般是指苏联标准，有时也指独联体成员国跨国标准。而GOST R标准属于俄罗斯联邦标准，即俄罗斯标准。比如GOST R 52079即属于俄罗斯联邦标准。OCT为行业标准，是由国家管理机构在其权限范围内通过的标准。CTП［10］，OTT，CTT和ТУ标准属于企业标准，即企业自行制定并获批准的标准。其中，OTT为一般要求，CTT为特殊规定，而ТУ标准更接近管线项目技术条件。最后是CTO标准，即科学技术与工程协会标准［11］。

2俄罗斯标准与我国工厂现行标准差异

俄罗斯油气输送用钢管标准主要采用俄罗斯标准，国内油气输送钢管常用标准为ISO 3183，而ISO 3183目前和API Spec 5L进行了整合和统一，即国内油气输送钢管标准采用的是欧美体系的标准。

2.1适用范围

这里主要选取GOST R 52079—2003《焊接钢管干线天然气管道，石油管道和石油产品管线管技术条件》（简称52079），CTT-08.00-60.30.00-KTN-013-1-05《工作压力14 MPa高强度管线管的压力管道特殊要求》（简称CTT）和ТУ14-156-82-2009《直径1 420 mm，强度等级为K65的直缝焊管，用于工作压力为11.8 MPa的天然气干线管道技术规范》（简称ТУ）3个代表性、实用性强的俄罗斯标准进行对比分析。其中，52079标准为基础标准；CTT标准针对钢管工作压力14 MPa，钢级K65和K70的输油管道；ТУ标准针对钢管工作压力11.8 MPa，钢级K65的输气管道。

2.2单位制

俄罗斯标准一般采用SI国际单位制，尺寸规格以1 mm为单位增减；而GB/T 9711，ISO 3183均是以API Spec 5L为基础转化制定的标准，虽然标准都标有SI和USC英制两种单位制，但其最初标准是以USC单位制为基础设置的，所以其尺寸以USC单位制来增减。

2.3钢级规定

API Spec 5L管线钢标准的钢级以双牌号表示，分别是以字母L开头，或者以字母X（B级钢以上强度的钢级）开头。以字母X开头时，数字代表符合该钢级的最小屈服强度值，以1 kpsi（千磅/平方英寸）表示。而俄罗斯管线钢标准的钢级以字母K开头，数字代表以kgf/mm2为单位的该钢级的最小抗拉强度值。

2.4化学成分

API Spec 5L对不同钢级钢管的化学成分都有详细规定，而52079中没有明确要求，但规定钢管的化学成分应符合钢材的化学成分要求。选取CTT和ТУ两个代表性强的俄罗斯标准与中国石油天然气股份有限公司天然气与管道分公司发布的油气储运项目设计规定CDP-S-NGP-PL-006-2011-2《天然气管道工程钢管通用技术条件》（简称CDP-006）和CDP-S-COP-PL-007-2011-2《原油管道工程钢管通用技术条件》（简称CDP-007）进行对比，不同标准对不同钢级钢管各元素的化学成分（质量分数）要求见表1。

他元素含量上限均比CDP低，尤其对S，P及C元素的控制相对更加严格；同时，CTT中还给出了N，Al的上限值，而CDP中并未提及。

2.5拉伸性能

俄罗斯标准和API Spec 5L，CDP标准均对钢管的屈服强度、抗拉强度、伸长率的下限值和屈强比的上限值做了明确规定。不同标准对钢管母材、焊接接头拉伸性能要求见表2。

从表2可以看出，52079标准要求K60屈强比为0.90，API Spec 5L要求X70-PSL2屈强比为0.93。同时，CTT中K65和K70的屈强比均小于CDP中X80和API Spec 5L中X90-PSL2的屈强比。可以看出，俄罗斯标准与国内工厂现行标准相比，屈强比相对更低。同时，俄罗斯标准规定K60最小伸长率为20%，K65和K70最小伸长率均为19%（ТУ中规定K65为18%）。而API中，按照X70，X80，X90棒样计算，最小伸长率分别为17%，16%，14%，同样低于俄罗斯标准。

综上所述，俄罗斯标准更强调试样低屈强比、高伸长率特性，即更强调钢管在屈服变形后的塑性变形能力。该低屈强比组织微观结构主要是贝氏体，并带有少量体积分数的铁素体。

2.6冲击性能

52079对所有类型钢管母材和焊缝金属均有冲击韧性要求，试验用试样缺口为V形和U形；而API Spec 5L一般采用V形缺口。API Spec 5L规定试验温度为0℃的冲击韧性值，一般与钢管的外径、钢级有关。52079中规定的试验温度为管线的最低温度，冲击韧性值与钢管的外径、工作压力和温度有关，与施工现场联系更为紧密。不同标准对钢管CVN冲击性能要求对比见表3~4。

从表3可以看出，52079要求夏比冲击试验温度比API Spec 5L低20℃，CTT和ТУ比API Spec 5L低40℃。俄罗斯标准中，该温度一般根据管线工况确定，属于额定最低使用温度。从表3还可以看出，52079规定-20℃时钢管母材夏比冲击功比API Spec 5L标准0℃时的还要大。另外，CTT中-40℃时钢管母材和焊接接头处的夏比冲击功均比CDP-007中0℃时的大。从表4可以看出，ТУ标准中-40℃时钢管母材和焊接接头处的夏比冲击功均比CDP-006中-5℃时的大。由此可见，俄罗斯标准对试样夏比冲击要求更加苛刻。

不同标准对钢管DWTT剪切面积百分比要求对比见表5。表5中52079标准中并未具体给出试验温度，从目前所掌握的俄罗斯标准推测，该试验温度应低于0℃。即使以0℃为准，52079中单个试样的剪切面积百分比最小值为76.5%，也比API Spec 5L中规定的70%高。而ТУ中DWTT温度为-20℃，远低于CDP-006中要求的0℃。同时，ТУ中规定单个试样的剪切面积百分比最小值为76.5%，也比CDP-006中要求高。综上所述，俄罗斯标准对钢管剪切面积百分比要求比国内标准严格。

2.7尺寸偏差

不同标准对钢管尺寸偏差要求对比见表6。

在计算钢管单位长度质量时，俄罗斯标准比国内工厂现行标准多了一个焊缝加强系数，俄罗斯标准在计算钢管单位长度质量时考虑的更为全面。不同标准中钢管单位长度质量计算公式见表7。

2.8水压试验

API Spec 5L标准和俄罗斯标准均要求对所有类型钢管进行静水压试验，并要求保留试压曲线图，而且要对轴向压应力进行补偿。水压试验压力的计算公式相同，均为P=2St/D，但参数表征有所不同。API Spec 5L中的环向应力与钢级、外径有关，最大为钢管最小屈服强度的90%，而俄罗斯标准规定环向应力为钢管最小屈服强度的95%。API Spec 5L中t为规定壁厚，D为规定外径；而俄罗斯标准中t为最小（包括负公差）壁厚，D为钢管内径。另外，水压试验的保压时间也不相同，API Spec 5L规定保压时间至少为10 s，俄罗斯标准规定保压时间至少为20 s。

2.9无损检测

API Spec 5L和52079均对缺陷进行了定义，对X射线检测、超声波检测和电磁涡流检测的方法、检测设备、标样等进行了规定，具体要求见表8。但是，ТУ和CTT标准规定水压试验前后分别进行无损检测，皆为强制性规定，这一点与国内工厂现行标准明显不同。

3结论和建议

综上所述，俄罗斯油气输送用钢管标准与国内工厂现行标准相比，差异较大。

（1）理化性能。

俄罗斯标准对试样力学性能要求较高，强调较低的屈强比和较高的伸长率，强调管材在屈服变形后的塑性变形能力。同时，对于低温冲击韧性温度，API Spec 5L规定为0℃或协议更低；而俄罗斯标准规定为-20℃甚至-40℃（TУ，CTT中规定），且低温韧性值普遍比国内工厂通行标准要求要高。此外，某些高钢级（如K65/K70）标准对试样的化学成分（质量分数）控制较严。

（2）生产检验。

俄罗斯标准要求检验的项目繁多，检验环节涉及大量二级、三级标准。其中，ТУ，CTT标准将无损检测分为水压试验前后分别进行，且为强制性规定。此外，俄罗斯标准还规定对入厂钢板进行检测，对测量钢管的直径、不圆度、壁厚、直度、钝边等所用的依据、方法和工具做了非常详细而明确的规定。依据K系列钢管小批量试制经验，笔者认为，国内某些钢厂、管厂已经具备生产制造符合俄罗斯标准的钢板及钢管的能力。为达到俄罗斯标准要求，国内管厂需注意以下环节：

（1）原材料环节。

关键点为解决原材料低屈强比、高延伸率问题。

（2）生产环节。

关键点为调整生产工艺，满足焊缝热影响区冲击韧性要求。

（3）检验环节。

关键点为吃透检验用相关标准，适当购买符合俄罗斯焊管标准的检验工具。在后续管线项目中，为减少卖方与买方分歧，需要国内钢厂、管厂对俄罗斯标准体系做更深入地研究，为国内管厂拓展俄罗斯钢管市场，增强管线钢管国际市场竞争力做好准备。