天津大無縫鋼管廠管線管、油管和套管的主要技術要求(一)
天津大無縫鋼管廠管線管、油管和套管的主要技術要求(一)
1 油氣輸送鋼管采用的標準
目前國內外廣泛使用的油氣輸送鋼管采用的標準有:(1)美國石油學會的API SPEC 5L 《管線管規范》,(2)國際標準 ISO3183-1、2、3《石油天然氣 輸送鋼管 交貨技術條件》,(3)對于一些重要的長輸管線,根據具體的使用環境都有自己的補充采購技術條件。
2 在API油氣輸送鋼管標準中鋼管的分類及其主要區別
按照API SPEC 5L的規定,輸送鋼管分為PLS1和PLS2兩個產品級別,對這兩類產品規定了不同的技術條件。
其主要區別是:相對于PLS1,PLS2級別對碳當量、斷裂韌性、最大屈服強度和最大抗拉強度規定了強度要求。對硫、磷等有害元素的控制也加嚴了要求。無縫管的無損檢驗成為強制要求。對質保書必須填寫的內容及試驗完成后可追溯性成為強制要求。
3 在ISO油氣輸送鋼管標準中鋼管的分級及其主要區別
在ISO3183油氣輸送鋼管標準中,鋼管按照質量要求之間的差異,共分為A、B、C三部分,也被稱為A、B、C三級要求。
其主要區別是:在 ISO3183 –1 A級標準要求中制定了與API SPEC 5L的規定相當的基本質量要求,這些主要的質量要求是通用的。在 ISO3183 –2 B級標準要求中除基本要求之外附加了有關韌性和無損檢驗方面的要求。還有某些特殊用途,例如酸性環境、海洋條件及低溫條件等對無縫鋼管的質量和試驗有著非常嚴格的要求,這些主要反映在ISO3183 –3 C級標準要求中。
4 油氣輸送管道對鋼的主要性能要求是:
1 強度。一般的油氣輸送管道都是根據鋼材的屈服強度設計的。采用屈服強度較高的鋼制管,可以提高管道工作壓力,獲得較好的經濟效益。因此,管道用鋼的屈服強度已經從最初的碳素鋼逐步發展起來,四十年代為X42~X52鋼級,六十年代末達到X60~X70鋼級?,F已正式生產和正式使用屈服強度更高的X80~X100鋼級。
2 韌性。五十年代和六十年代,世界許多地區都發生過油氣管道的破裂事故。通過對這些事故的分析,大大促進了人們對管道韌性指標的認識。API 5L規定,除常規的機械性能檢驗外,生產廠還應按SR5和SR6補充要求進行V型缺口夏比沖擊試驗和落錘撕裂試驗(即DWTT)。鋼管出廠前應進行嚴格的無損檢驗。盡管如此,對于長輸管道來說,要完全避免起裂(Initiation of fracture)是困難的,還必須著眼于裂紋失穩擴展的阻止。研究表明,可以用控制DWTT值的辦法達到止裂。為此,世界許多國家對管道鋼規定了DWTT試驗的斷口剪切面積百分比的最低值。
3 可焊性。由于野外敷設管道的現場條件惡劣,鋼管對接焊接時,要求有良好的可焊性??珊感圆畹匿摴芎附訒r易在焊縫產生裂紋,并使焊縫及熱影響區硬度增加、韌性下降,增加管道破裂的可能性。鋼材可焊性設計原則實際上是對馬氏體轉變點及淬硬性的控制。根據合金元素對馬氏體轉變點的影響和實際經驗確定的碳當量計算公式,被用來評定鋼的可焊性。
4 延展性。如果延展性不足,將導致冷彎成型過程鋼板劈裂,或在焊接過程產生層狀撕裂。因此,API標準對管道焊管除規定進行壓扁試驗外,還要求進行導向彎曲試驗。為提高延展性,關鍵是減少鋼中非金屬夾雜物,并控制夾雜物的形態和分布。
5 耐腐蝕性。輸送含硫油氣時,管道內壁接觸硫化氫和二氧化碳,從而導致氫脆和應力腐蝕破裂。一般采用降低鋼的含硫量、控制硫化物形態、改善沿壁厚方向的韌性等措施。其主要特點是通過微合金化和控制軋制,在熱軋狀態獲得高強度、高塑性、韌性和良好的可焊性。為了全面滿足石油天然氣輸送管道對鋼的性能要求,除了嚴密的合金設計外,對硫、磷等有害元素的控制也非常嚴格。一般含硫量控制在0.010%以下,以提高鋼的塑性、韌性,特別是橫向韌性。