我國(guó)大變形輸送管技術(shù)現(xiàn)狀

張振宇馮垚楊繼忠鄭瑞玲（.西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安70000；.中國(guó)石油天然氣管道局國(guó)內(nèi)事業(yè)部，河北廊坊065000；.中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司，河北滄州06650）

我國(guó)大變形輸送管技術(shù)現(xiàn)狀

張振宇1馮垚2楊繼忠3鄭瑞玲3（1.西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安710000；2.中國(guó)石油天然氣管道局國(guó)內(nèi)事業(yè)部，河北廊坊065000；3.中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司，河北滄州062650）

隨著管道建設(shè)向地震區(qū)、凍土區(qū)、滑坡區(qū)等環(huán)境惡劣地區(qū)發(fā)展，我國(guó)開始有計(jì)劃的研發(fā)并使用抗大變形的輸送焊管，提出了新的設(shè)計(jì)方法即“基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)方法”，在材料研發(fā)、成型擴(kuò)徑工藝、焊接方面取得了重大突破，成功研制了抗大變形焊管，已為中緬管線生產(chǎn)2.1萬(wàn)噸X70大變形焊管，為西氣東輸三線生產(chǎn)X 80大變形焊管1千噸。

大變形；油氣輸送；焊管；應(yīng)用

引言

隨著管道建設(shè)向地震區(qū)、凍土區(qū)、滑坡區(qū)等環(huán)境惡劣地區(qū)發(fā)展，不得不考慮因外力的作用，如地震產(chǎn)生地層的移動(dòng)、凍土區(qū)周期性融沉及凍脹導(dǎo)致地面運(yùn)動(dòng)等引起管道縱向要承受的巨大塑性應(yīng)變。在這些地區(qū)使用的焊管必須考慮適應(yīng)大的塑性應(yīng)變的能力，以保證管線的安全性和完整性。這種新的設(shè)計(jì)方法即“基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)方法”，要求管道自身能夠承受大的縱向應(yīng)力、應(yīng)變，以適應(yīng)地質(zhì)條件引起的變化，確保管道的安全性和完整性。

一、大變形焊管研制過(guò)程

我國(guó)在西氣東輸二線管道工程管道的部分地區(qū)首次采用了基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)。為了滿足西二線管道建設(shè)的急需，中國(guó)石油在2006年設(shè)立了西氣東輸二線工程關(guān)鍵技術(shù)研究（一期）重大科技專項(xiàng)，已經(jīng)將大變形焊管研制列入了研究計(jì)劃。經(jīng)過(guò)努力，成功開發(fā)了X80系列管材產(chǎn)品，包括螺旋、直縫焊管、彎管和管件，但對(duì)大變形焊管僅進(jìn)行單根試制。由于研制難度大、時(shí)間緊等因素，X80大變形焊管未取得突破。西氣東輸二線工程使用的X80大變形焊管都是從日本進(jìn)口的。成為西二線X80系列管材中唯一沒(méi)有實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化、需依賴進(jìn)口的產(chǎn)品。

2009-2010年，我國(guó)進(jìn)行了X65、X70、X80大變形焊管的研發(fā)，成功開發(fā)出了大變形焊管單根樣品。

2011年，結(jié)合中緬管道建設(shè)需求，成功進(jìn)行了X70等規(guī)格大變形焊管的千噸級(jí)試制，取得了良好的效果。實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大變形焊管首次國(guó)產(chǎn)化成功。

2012年初開始，針對(duì)西氣東輸三線、四線等管道對(duì)X80大變形焊管的需求，我國(guó)開展X80大變形鋼管科研攻關(guān)，2012年9月成功完成了西三線X80大變形焊管的千噸級(jí)試制工作，并通過(guò)了國(guó)家石油管材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)評(píng)價(jià)。2012年11月5日，X80大變形焊管的千噸級(jí)試制通過(guò)了中國(guó)石油集團(tuán)及中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)的鑒定。目前，X80大變形焊管已經(jīng)確定在西三線基于應(yīng)變地區(qū)使用。

二、技術(shù)難度與水平

大變形鋼管是日本的JFE公司1996年開始此類鋼管的開發(fā)，并于2000年后在日本首次采用了這類材料鋪設(shè)試驗(yàn)段。標(biāo)志性的應(yīng)用是西氣東輸二線管道工程，中石油從JFE采購(gòu)了上萬(wàn)噸的X80抗大變形焊管。

隨著管道建設(shè)對(duì)鋼管的要求越來(lái)越高，尤其是隨著管道通過(guò)環(huán)境的惡劣以及鋼級(jí)的提高，具備高的縱向形變能力以及變形強(qiáng)化能力的鋼管，也就是大變形鋼管依然是世界上研究的熱點(diǎn)之一，現(xiàn)在在建的和規(guī)劃的管道越來(lái)越多的采用該類鋼管。

三、技術(shù)突破

大變形焊管與普通焊管相比，其性能要求、設(shè)計(jì)思路、制造技術(shù)有很大的差異，是一個(gè)全新的焊管產(chǎn)品。通過(guò)X70、X80大變形鋼管的研制我公司在以下幾個(gè)方面取得了技術(shù)進(jìn)步和突破。

1.材料開發(fā)方面

大變形鋼管性能要求高，實(shí)踐證明普通的組織成分設(shè)計(jì)不能滿足大變形的要求，組織成份方面沒(méi)有一個(gè)比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，參考文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)也很少。國(guó)內(nèi)鋼廠的設(shè)計(jì)也在摸索之中，尤其是對(duì)于不同組織類型和比例的鋼板制管后的性能變化沒(méi)有參考依據(jù)，鋼板開發(fā)沒(méi)有明確目標(biāo)。

在大量研究的基礎(chǔ)上提出了鐵素體+貝氏體組織比例控制要求、強(qiáng)度控制要求、Cr、Mo復(fù)合成分設(shè)計(jì)，創(chuàng)新性的將顯微組織檢驗(yàn)及比例作為重要條款列入鋼板技術(shù)條件。為大變形鋼板的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，成功地批量開發(fā)出了適用于大變形鋼管制造的鋼板。

2.鋼管成型、擴(kuò)徑工藝方面

通過(guò)大變形鋼管的開發(fā)對(duì)成型和擴(kuò)徑工藝有了更深入的認(rèn)識(shí)，大變形鋼管研制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，成型工藝對(duì)于鋼管性能尤其是縱向性能（強(qiáng)度、均勻延伸率的指標(biāo)）有著很大的影響。成型的壓下道次、壓力等參數(shù)對(duì)于鋼管的強(qiáng)化作用直接影響鋼管的縱向性能，因此，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化成型參數(shù)并兼顧橫向、縱向性能，在成型后就進(jìn)行鋼管性能的首次檢測(cè)，才能綜合考慮成型和擴(kuò)徑對(duì)性能的影響制定的最優(yōu)的制管工藝，以保證最終大變形鋼管的性能。

3.焊接方面

大變形鋼管除了增加了縱向性能要求外，良好的焊縫和熱影響區(qū)韌性也是非常重要的指標(biāo)。通過(guò)系列研究，形成了集焊接坡口設(shè)計(jì)、焊材匹配、焊接工藝參數(shù)為一體的適合大變形鋼管焊接的低熱輸入焊接工藝技術(shù)，解決了大變形鋼管焊縫及熱影響區(qū)強(qiáng)度、韌性問(wèn)題。焊縫內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良、沖擊功平均達(dá)180J，熱影響區(qū)沖擊功平均達(dá)245J。在具備大變形能力鋼管的焊接技術(shù)方面取得了突破。

四、應(yīng)用效果

大變形鋼管研制成功后，已為中緬管線生產(chǎn)2.1萬(wàn)噸X70大變形焊管，為西氣東輸三線生產(chǎn)X80大變形焊管1千噸。采用大變形焊管是解決管道建設(shè)向地震帶、凍土區(qū)、滑坡區(qū)及采空區(qū)的進(jìn)展的根本出路，我國(guó)已計(jì)劃今后在此類地區(qū)均采用大變形焊管。僅西氣東輸四線、五線將需求大變形焊管5萬(wàn)多噸；國(guó)外阿拉斯加管道、中俄管道等工程項(xiàng)目也將有很多復(fù)雜地區(qū)，必將大量采用大變形焊管，大變形鋼管的應(yīng)用前景十分廣闊。

［1］王旭，陳小偉，李國(guó)鵬等.我國(guó)抗大變形管線管的研制進(jìn)展［J］.焊管，2013年第06期.

［2］趙波，孫琦，曹貴貞等.國(guó)內(nèi)外油氣管道用抗大變形焊管的研制現(xiàn)狀［J］.焊管，2013年第01期.