產品詳情
2.低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管(GB/T3091-1993)也稱鍍鋅電焊鋼管,俗稱白管。是用于輸送水、煤氣、空氣油及取暖蒸汽、暖水等一般較低壓力流體或其他用途的熱浸鍍鋅焊接(爐焊或電焊)鋼管。鋼管接壁厚分為普通鍍鋅鋼管和加厚鍍鋅鋼管;接管端形式分為不帶螺紋鍍鋅鋼管和帶螺紋鍍鋅鋼管。鋼管的規格用公稱口徑(mm)表示,公稱口徑是內徑的近似值。習慣上常用英寸表示,如11/2 等。3.普通碳素鋼電線套管(GB3640-88)是工業與民用建筑、安裝機器設備等電氣安裝工程中用于保護電線的鋼管。
4.直縫電焊鋼管(YB242-63)是焊縫與鋼管縱向平行的鋼管。通常分為公制電焊鋼管、電焊薄壁管、變壓器冷卻油管等等。5.承壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管(SY5036-83)是以熱軋鋼帶卷作管坯,經常溫螺旋成型,用雙面埋弧焊法焊接,用于承壓流體輸送的螺旋縫鋼管。鋼管承壓能力強,焊接性能好,經過各種嚴格的科學檢驗和測試,使用安全可靠。鋼管口徑大,輸送效率高,并可節約鋪設管線的投資。主要用于輸送石油、天然氣的管線。6.承壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管(SY5038-83)是以熱軋鋼帶卷作管坯,經常溫螺旋成型,采用高頻搭接焊法焊接的,用于承壓流體輸送的螺旋縫高頻焊鋼管。鋼管承壓能力強,塑性好,便于焊接和加工成型;經過各種嚴格和科學檢驗和測試,使用安全可靠,鋼管口徑大,輸送效率高,并可節省鋪設管線的投資。主要用于鋪設輸送石油、天然氣等的管線。7.一般低壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管(SY5037-83)是以熱軋鋼帶卷作管坯,經常溫螺旋成型,采用雙面自動埋弧焊或單面焊法制成的用于水、煤氣、空氣和蒸汽等一般低壓流體輸送用埋弧焊鋼管。8.一般低壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管(SY5039-83)是以熱軋鋼帶卷作管坯,經常溫螺旋成型,采用高頻搭接焊法焊接用于一般低壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管。9.樁用螺旋焊縫鋼管(SY5040-83)是以熱軋鋼帶卷作管坯,經常溫螺旋成型,采用雙面埋弧焊接或高頻焊接制成的,用于土木建筑結構、碼頭、橋梁等基礎樁用鋼管.四、鋼塑復合管、大口徑涂敷鋼管鋼塑復合管以熱浸鍍鋅鋼管作基體,經粉末熔融噴涂技術在內壁(需要時外壁亦可)涂敷塑料而成,性能優異。與鍍鋅管相比,具有抗腐蝕、不生銹、不積垢、光滑流暢、清潔無毒,使用壽命長等優點。據測試,鋼塑復合管的使用壽命為鍍鋅管的三倍以上。與塑料管相比,具有機械強度高,耐壓、耐熱性好等優點。由于基體是鋼管,所以不存在脆化、老化問題。可廣泛應用于自來水、煤氣、化工產品等流體輸送及取暖工程,是鍍鋅管的升級換代產品。由于其安裝使用方法與傳統的鍍鋅管基本相同,管件形式也完全相同,而且能代替鋁塑復合管在大口徑自來水輸送上發揮作用,深受用戶歡迎,已成為管道市場最具競爭力的新產品之一。涂敷鋼管是在大口徑螺旋焊管和高頻焊管基礎上涂敷塑料而成,最大管口直徑達1200mm,可根據不同的需要涂敷聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、環氧樹脂(EPOXY)等各種不同性能的塑料涂層,附著力好,抗腐蝕性強,可耐強酸、強堿及其它化學腐蝕,無毒、不銹蝕、耐磨、耐沖擊、耐滲透性強,管道表面光滑,不粘附任何物質,能降低輸送時的阻力,提高流量及輸送效率,減少輸送壓力損失。涂層中無溶劑,無可滲出物質,因而不會污染所輸送的介質,從而保證流體的純潔度和衛生性,在-40℃到+80℃范圍,可冷熱循環交替使用,不老化、不龜裂,因而可以在寒冷地帶等苛刻的環境下使用。大口徑涂敷鋼管廣泛應用于自來水、天然氣、石油、化工、醫藥、通訊、電力、海洋等工程領域。我國管材及制管工業的發展趨勢我國管材及制管工業正處于快速發展的大好時期,是朝陽工業。在當前的大好形勢下,我們必須以市場為導向,既看到近期的需求,更要看到遠期,避免盲目性,把資金、技術力量用在 " 刀刃上 " ,決不能一哄而上。我國的管道工業在近十年必定處于快速發展的時期,這是由以下三個因素決定的:1 、我國國民經濟將會繼續保持快速發展的勢頭,這是國內、外絕大多數經濟專家所預測的; 2 、在經濟快速發展的進程中,就像所有的發達國家一樣,我國必定會經歷一場能源結構的改變,即以煤為主逐步轉向以石油、天然氣為主,而后者均是由管道運輸的;3 、成品油運輸方式的轉變。我國早期成品油幾乎全部用火車運輸,除軍用的 " 格拉 " 管線外,成品油管線幾乎為零。從安全考慮及經濟效益的趨動,相信未來十年管道輸送將全部代替火車運送成品油。經濟發達國家在七十年代已逐步取消火車運送成品油,在這些國家的油管道中,就長度而言,成品油管道遠遠超過原油管道。在管道的建設投資中,鋼管大致可占到 30-40 %左右,由此看出在管材和制管行業的投資有可能獲得較高的效益。但由另一方面看,由于人們愈來愈深的對 HSE 的關切,所以對管材和制管的質量要求愈來愈高,亦即對管道用鋼管的可靠性要求越來越高。再者由于在一定范圍的提高輸送壓力可節省投資、降低運輸費用,所以輸送壓力,尤其對輸氣管線有逐漸提高的趨勢,從而對管材的強度、沖擊韌性等一系列指標的要求有所提高。此外由于油氣田逐漸向高寒地區、海上以及高含硫等資源進展,這些也給管道鋼管及管材提出了更高要求。由此看出,管材和制管行業機遇與挑戰并存。我國冶金及制管業為我國管道工業的發展已做出了很大的貢獻,但要充分滿足未來的要求還需付出更大的努力,本文僅就此做進一步闡述。在我國未來管道工業的發展中,預計天然氣管道所用的鋼管重量約占油、氣管道總鋼管用量的 70 %以上,故在以下的論述中重點偏重在輸氣管線上。一、關于鋼級 管道介質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提高輸送壓力會增加經濟效益,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由進站到出戰壓力逐漸下降,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站到出站流速是逐漸增加的,這是介質的可壓縮性造成的。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。還應指出,輸氣管線的能耗遠比輸油為大,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 ,國外經濟發達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 。當然,壓比減小,壓縮機站數要增加,從而投資會增加。對于管徑、壓力、壓比均需進行優化計算和比選。當輸量確定,通過優化確定管徑、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、現場焊接以及運輸等諸多環節帶來困難,甚至難以實現。生產的需求促進了鋼材等級的提高。API 于 1926 年發布 APl5L 標準,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 年發布 APl5LX 標準,該標準中增加了 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 發布 U80 、 U100 標準,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數量選用 X52 鋼級,且多為 ERW 鋼管。關于 X80 鋼級,國內、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。目前正在建設中的管線尚無采用 X80 鋼級的,計劃中或正在準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 ( 負責管道設計 ) 的技術人員交換過意見,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備工作的完善將來必定會得到發展;2 、當前大石油業主不愿意首先選用 X80 大致出于以下原因:(1) 某一種新鋼級 ( 包括煉鋼、軋制、制管 ) 由開始生產至熟練的生產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,首先采用者要承擔此風險;(2) 在現場焊接過程中,包括預熱溫度、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此風險;
(3) 采用 X80 后,現場使用的冷彎機、焊絲、環縫自動焊機、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 比有關而與強度等級無關。從我國國情看,我國雖然經濟近十多年迅速發展,但仍屬發展中國家,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 " 韜光養晦 " 的策略,這對業主單位有利對我國冶金行業也有利。我國冶金行業在近十余年來為發展管道鋼付出了極大的辛勞,取得可喜的業績,目前正在全力攻關 X70 寬板 ( 做直縫埋弧焊焊管用 ) 并積極為能穩定 X70 熱軋卷板的質量做努力,如當前決定大量采用 X80 鋼級,因我國冶金業對此既無經驗又無業績而難與國外冶金行業競爭,筆者對我國冶金業不僅有深厚的感情,也深信我國冶金業的能力,但不宜操之過急,當然目前抽出少量的力量對 X80 進行探索還是必要的,但必須抓住主要矛盾。二、關于金相組織 隨著鋼材等級的提高,沖擊韌性的增加以及其它一些指標如 FATT 的降低等煉鋼工藝及軋制工藝也相應的有所變化,最終金相組織形態也跟著變化,這是很自然的。然而作為業主單位 ( 買方 ) 有無必要在定貨技術條款上對金相組織提出確定的要求,諸多管道專家有不同的看法。管線鋼按金相組織形態分類至今大致有以下四種:1 、鐵素體一珠光體鋼:簡稱為 FP(Ferrite-Pearlite) ,基本成份為 C 、 Mn ,有時加少量 Nb 、 V ,一般 C 成份為 0.10-0.25 %, Mn 成份為 1.30-1.70 %,軋制工藝采用熱軋及正火。X52 及以下各鋼級均采用此種工藝,我國早期所建的管線,如四川的管線, " 東八三 " 所建的管線均屬此種鋼,當時一部分國內生產, " 東八三 " 所用的管道鋼基本上是國外進口的。當采用更高鋼級時,為提高強度需增 C ,但 C 增加使可焊性下降、 FATT 上升,故必須另找出路。2 、少珠光體鋼,這種鋼通常將珠光體控制在 15 %以下,從化學成份上分有以下三種:(1)Mn-Nb 鋼 (2)Mn-V 鋼 (3)Mn-V-Nb 鋼 C 成份一般控制在 0 . 1 %以下,軋制工藝采用控軋,以上又稱為 " 微合金控軋鋼 " ,鋼級中 X56 、 X60 、 X65 、 X70 鋼可采用這種鋼。3 、針狀鐵素體鋼 (Accicular Ferrite) 這種鋼主要化學成份為 C 、 Mn 、 Nb 、 Mo ,采用控軋工藝,這種鋼相對于前者包辛格效應小且減少偏析,多用于 X65 、 X70 鋼級,根據報導國外有少量 X80 鋼試制時也采用這種鋼,其缺點為由于加 Mo 而 Mo 。的價格較貴,故成本偏高。4 、超低炭貝氏體鋼 (U1tra Low Carbon Bainite) 這種鋼主要化學成分為 Mn 、 Nb 、 Mo 、 B 、 Ti ,采用控軋、控冷工藝,通常 C 含量小于 0.03 %,這是最新一代產品,其特點為不僅強度高且沖擊韌性高、可焊性好、 FATT 值低,從發展看將來 X70 以及以后可能會較多采用的 X80 均會應用這種鋼。由以上論述看出,對于 X70 ,少珠光體鋼、針狀鐵素體鋼、超低炭貝氏體鋼均可采用。筆者意見對于某一種鋼級而言,只要能滿足業主單位所提出的管材的機械物理性能即可,不必限制冶金單位必須采用何種工藝。各冶金廠條件差別很大,各自有其特點和優勢, " 條條大路通羅馬 " ,對 X70 限制必須采用針狀鐵素體似無必要。筆者與許多國外管道設計專家交換意見,大家看法是一致的。三、關于管型 目前在油氣管道上常用的管型有螺旋埋弧焊管 (SSAW) 、直縫埋弧焊管 (LSAW) 、電阻焊管 (ERW) ,當直徑較小時 ( 如直徑為 152mm 或更小 ) 則選用無縫鋼管。我國早期由前蘇聯引進螺旋埋弧焊管技術,隨著管道工業發展,在六十年末至七十年代我國的螺旋管廠迅速發展,至今大型螺旋鋼管廠有五、六家,加上中小型及民營螺旋管廠總計有數十家。我國原油管線幾乎全部采用螺旋鋼管,氣管線,如 " 西氣東輸 " 管線,一類地區選用螺旋鋼管。國外經濟發達國家由七十年代末、八十年代初開始,用直縫埋弧焊管逐漸取代螺旋鋼管,至今絕大多數八十年代到目前新投產的氣管線幾乎均采用直縫埋弧焊管。螺旋鋼管具有產生缺陷的概率高、內應力大、尺寸精度差等缺點,這是其被淘汰的主要原因 [1] 。螺旋焊管面臨著兩種命運,一為淘汰,二為改造。據了解,歐洲及加拿大有著螺旋鋼管廠改造非常成功的范例,主要方法有卷板兩側 ( 約 50mm 寬度范圍內 ) 進行超聲波探傷、同時兩側用銑邊機加工出坡口,壓邊以及預精焊分開等等。我國管道專家黃志潛等曾多次就螺旋管改造問題赴國外考察,并做出詳盡、精辟的論述,建議國內各螺旋管廠參照進行改造 [2] 。上個世紀 (2000 年以前 ) 我國所建的長輸管道絕大多數采用螺旋焊管,在筆者任中國石油天然氣管道局總工程師的十五年間曾處理過大量的事故,其中相當大的部分為螺旋焊縫開裂。前蘇聯曾大量采用螺旋埋弧焊管,據有關方面材料,前蘇聯管道事故率遠高于歐美,且鋼管缺陷造成事故的比例也遠遠高于歐美,蘇聯解體前數年曾由日本大量進口直縫埋弧焊管并建成若干直縫埋弧焊管工廠,但由資料上看有些是雙焊縫的 [3][4] 。2002 年筆者及一些國內專家與俄國 gasprom 專家閑談時,他們意見,如現有的螺旋管質量不提高,輸氣管線應采用直縫埋弧焊管。筆者建議,我們應采取 " 兩條腿走路 " 的方針,一是積極改造現有螺旋管廠,筆者相信,現有螺旋管經認真改造后,不僅原油管線可大量采用,輸氣管線部分地區也可采用,這仍是大有前途的;二是大力發展我國直縫埋弧焊管制管業,采取 UOE 或 JCOE 均可。ERW 鋼管具有內外表面光潔、尺寸精度好、價格相對較低的優點,目前在國內、外已廣泛采用。早期國產 ERW 鋼管曾先后出現過兩次較大事故,均因熱處理偏離焊縫造成的,但這種事故是可以完全避免的。今后成品油管線相信會大量采用 ERW 鋼管 [5] 。四、關于鋼管的韌性指標 [6] [7] [8]
鋼管的韌性指標是與鋼管的強度的指標一樣,都是最重要的機械物理性能指標,韌性指標一般從三個方面提出要求。1 、 FATT 指標 FATT 是 Fracture Appearance Transition Temperature 的簡稱,通常譯為 " 韌脆轉變溫度 " 。 FATT 可分為三種:一種以 DWTT 試驗為依據,用其剪切面積 (ShearArea) 為 80 %或 85 %所對應溫度為轉變溫度,這種方法應用的最多,且剪切面積多取 80 %,另一種以夏比試驗為依據,第三種以試驗為依據。提出 FATT 要求是保證管線不發生脆性斷裂,通常取 FATT 值為設計的管線可能產生的最低溫度再減 10 ℃。世界管道史上最早也是最嚴重的一次脆性斷裂事故發生在 1960 年,在美國 Trans-Western 管線上進行氣壓試驗時發生的,該管線直徑 30 英寸 (762mm) ,壁厚0.375 英寸 (9 . 5mm) ,鋼級為 X56 ,破壞時環向應力僅為 0 . 63(SMYS) ,斷裂總長 13 . 36km 。時飛出 19 塊碎片,取出兩塊做夏比沖擊試驗,其剪切面積僅為 10 %和 40 %。此事故以后引起全世界的關注,并促進了斷裂力學及斷裂動力學的發展。1974 年冬季,大慶至鐵嶺復線嫩江穿越段在陸上進行氣壓試驗時發生脆性斷裂,事故后筆者趕往現場進行事故調查和處理。該管線直徑 720mm , X52 鋼級試壓至大約 4 . 5Mpa ,穿越段全長近 2km 全部脆斷,有些碎塊飛出近百米以外。筆者仔細的觀察了多數斷口,其剪切面積大致在 5-15 %范圍內。該管線因采用熱輸,故鋼材定貨時未提出 FATT 要求,因趕進度,施工隊伍在未經討論的情況下,決定冬季氣壓試驗以致造成事故 [9] 。由以上看出,無論對輸氣管線還是輸油管線都必須按規定提出 FATT 要求,以避免脆性斷裂。2 、起裂韌性指標鋼管中的缺陷長度 2a( 或當量裂紋長度 ) 由于疲勞裂紋擴展、腐蝕裂紋擴展等諸多原因,會逐漸增長,當 2a 增長至臨界裂紋長度 2ac 時,則發生 " 質變 " ,由穩定裂紋增長變成失穩擴展。以上 a 代表鋼管中缺陷或當量缺陷長度的一半, ac 為臨界裂紋長度的一半。ac 的數值與鋼管的韌性有關,沖擊韌性越高, ac 值越大,所以沖擊韌性也是材料對缺陷的 " 容忍程度 " 或 " 容忍能力 " 的一個指標。管道工作者要求在管線整個服役期限內 ( 或管線整個壽命期內 )2a 達不到 2ac ,這樣管線就不會發生失穩擴展,而穩定擴展只要達不到失穩擴展則是無害的,而且穩定擴展也是必定會產生的。 隨著管線工作條件的不同,穩定擴展的速度也是不一樣的,故起裂韌性指標也不盡相同。3 、關于失穩擴展的止裂 [8] 我們要盡一切努力使管線不發生起裂,但有時起裂是難以完全避免的,這樣我們還必須退一步打算,即一旦發生起裂,由穩定擴展轉變為失穩擴展時,失穩擴展必須得到止裂。由于管道工作者提出明確的 FATT 要求以及冶金工業的技術進步,除早期發生過脆性斷裂擴展事故外,近幾十年所發生的失穩擴展均系延性擴展。在世界管道史上第一次延性失穩擴展發生在六十年代末期,管徑 36 英寸,鋼級為 X65 ,斷裂長度接近 1000 英尺 (304 . 8m) 。以后,直徑在 12-36 英寸范圍內,鋼級 X60 、 X65 、 X70 均發生過這種破裂。近二十余年關于管道斷裂的研究工作主要集中在延性斷裂的止裂上,而且取得可喜的成就。目前在美國、英國、日本等地均有研究小組及試驗場地,諸多的研究成果比較接近。筆者在九十年代初曾與冶金專家肖季美教授等共同研究、探討,在各種方法中我們推薦采用 Batbe 方法, 2001 年 Batbe 幾位專家訪華時曾詳細介紹了他們的理論與試驗一致性的事實。在這方面我國及國外已有數百篇論述,詳細計算請參考文獻 [8] 。以上僅供廣大讀者參考,不妥之處還望讀者指正。


