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焊接钢管技术的新进展

来源:至德钢业 日期:2022-01-18 22:56:48 人气:163

介绍了近十几年国际管线钢管技术的新进展,包括陆地天然气管道用管、海底天然气管道用管以及大应变钢管和超高强度管线钢管的开发;焊管企业的现代化信息系统的建设及发展;我国高频直缝焊管、螺旋埋弧焊管和直缝埋弧焊管生产技术和装备的技术进步。建议我国焊管企业应加快设备改造和升级,以适应管线管向高性能、高钢级、大壁厚和高尺寸精度发展的要求;对无损探伤设备进行彻底更新,保证其可靠工作;通过信息化改造,实现从基础自动化到全线自动化、信息化的飞跃,进一步增强我国焊管企业的竞争力。

国际管线钢管开发的新进展

天然气长输管道的发展

陆地天然气长输管道的发展

目前国际上陆地天然气管道的钢级已从X70发展到X80。从2003年开始,在我国和北美陆续新建了3X80天然气长距离输送管道,大大推进了X80钢在陆地天然气管道的应用。新建的X80天然气长输管道均大量采用了螺旋焊管,提高了管道的经济性和竞争力。

在不到10年的时间里,我国天然气长输管道用钢从X70发展到X80,达到了国际先进水平。就全球已经建成和正在建设的天然气高压长输管道而言,不论钢级、长度、管径、壁厚还是输送压力,我国的西气东输二线工程都堪称世界之最。世界上几条X80天然气长输管道的比较见表1

海底天然气管道的发展

海底天然气管道不断向深水进军,目前最大水深的海底管道是墨西哥湾ITP海底管线,最大水深达2 753 m。巴西国家石油公司等正在研究建设水深3 0006 000 m的海底管道。

当前海底管道钢管的钢级已提高到X70,管道输气量不断提高,正在建设的俄罗斯—西欧的北溪管道采用双管敷设,输气量2×275亿m 3/a。现代海底管道的特点是工作压力高,钢管壁厚大,钢管韧性要求高,尺寸要求严。如北溪管道的工作压力达22 MPa,钢管壁厚为268410 mm,要求钢管-10℃试验温度下的夏比冲击功不低于150 JDWTT剪切面积≥85%,要求钢管椭圆度≤5 mm,并涂敷高性能外防腐+水泥加重层。

新建巨型管道项目的新挑战

北美天然气管道项目

最近启动的阿拉斯加北坡至北美地区的天然气管道项目,将把X80天然气长输管道的建设提高到一个新水平。该管道设计输气量达430590亿m 3/a,将采用更高的工作压力(大于17 MPa),更大的壁厚(大于23 mm),提出更高的韧性要求。

巴甫年科沃—乌恰天然气管道

俄罗斯计划修建亚马尔半岛巴甫年科沃气田—乌恰天然气管道。该管道设计输气量为11501400亿m 3/a,是阿拉斯加管道的2倍以上。管道设计全长1074 km,采用双管敷设,管道外径1420 mm,输送压力为118 MPa,采用K65(X80)钢材,钢管壁厚为230 mm277 mm4mm

由于地处北部严寒地区,要求在-20℃温度下,钢管夏比冲击功≥180 JDWTT剪切面积≥85%。管道施工时的最低温度可能达到-60℃。俄罗斯天然气工业公司研究院进行了10次全尺寸气体爆破试验,以评估钢管的止裂能力。管道将通过3856 km冻土带和158 km沼泽地带,对大应变钢管的需求也将提上议事日程。以上2条巨型天然气长输管道,其输送能力、钢管壁厚和工作环境的恶劣程度均大大超过我国西气东输二线。将是对长输管道技术的新挑战。

大应变钢管开发的新进展

大应变钢管制造与应用技术日趋成熟。双相组织管线钢的成功开发提高了高钢级管线钢管的塑性变形能力,降低了应变时效性能,X80/X100大应变钢管均已成功开发,具备了批量生产能力。我国西气东输二线在特殊地段成功采用了基于应变的设计,并批量应用了X80大应变钢管。基于应变的设计和X100大应变钢管在北美试验段获得小批量应用。

对钢管的轴向拉伸、压缩极限进行了大量的研究分析和实物试验,获得了关于大应变钢管极限变形能力的数据,建立了较为准确的分析方法;进行了大量的环焊缝焊接和宽板拉伸试验,掌握了环焊缝缺陷容限与纵向应变量的规律,并进行了现场试验段的焊接,为环焊缝质量提供了保证。

超高强度管线钢管开发的新进展

当前,国外高钢级管线钢管研发活动十分活跃,研究重点集中在X100管线钢管上。超高强度管线钢管的开发可能在X100级别取得重大突破性进展。X100钢管的开发已从单纯的试制发展到敷设5 km以上的试验段,同时将环缝焊接作为开发的一个重点,环缝焊接工艺也已基本解决。已对X100钢管的应变时效和拉伸/压缩应变容量进行了大量的研究,取得了很大的进展,当前开发的X100钢管已在基于应变设计的试验段应用。X100钢管应用另一个关键问题———断裂控制也取得良好进展,接近了实际应用的水平。X100螺旋焊管的开发也取得很大进展,接近了实用要求。虽然已经成功建设了多条X100试验段(见表2),但是迄今为止,所有的X100管道试验段的设计系数均不超过06,其环向应力还不到X80管道采用08设计系数的水平。建设试验段的目的集中在管道的设计、施工技术的考核和改进上。对钢管强度、韧性和可靠性的考核主要依靠实验室试验和试验场试验(全尺寸爆破试验、试验场试验段考核)

2005年起,我国开始进行超高强度(X90X100X120)管线钢管的实物开发,2006年试制成功X100JCOE直缝埋弧焊钢管,2007年试制成功X90X120JCOE直缝埋弧焊钢管,2010年又试制成功X90X100级螺旋埋弧焊钢管。

超高强度管线钢管在中国的开发大大缩小了我国在此领域与西方先进国家的差距。然而,我们在X100的适用性研究,例如基于应变的设计、现场环缝焊接以及断裂控制的系统性研究方面和国际先进水平还有一定差距。如虽然开发了少量X100钢管,但具有双相微观组织、较低屈强比和应变时效行为的X100钢管还没有开发成功。迄今为止,我国仅进行了一次X80的全尺寸爆破试验,X100的爆破试验还未进行,关于X100的断裂控制的研究成果还很少。关于X100钢管应变容量的研究所需的宽板拉伸和全尺寸弯曲试验装备还不具备。X100环缝焊接的脉冲焊接新工艺、新装备和焊材,以及X100钢管现场冷弯和涂层技术还需要开发。

结语

最近十几年来,焊管技术取得了重大的飞跃式发展,焊管产能和质量均大幅度提高,但市场竞争也更加激烈,提高钢管性能、降低成本的要求也更加强烈。我国焊管企业应加快设备改造和升级,以适应管线管向高性能、高钢级、大壁厚和高尺寸精度发展的要求;要对无损探伤设备进行彻底更新,保证其可靠工作;通过信息化改造,实现从基础自动化到全线自动化、信息化的飞跃,将企业信息化提高到欧洲、日本先进制管厂的水平,使用户对我们产品的信赖度超过对印度产品的信赖度,才能在激烈的竞争中有立足之地,使我国真正成为世界钢管强国。

本文标签:焊接钢管 

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