油氣輸送管標(biāo)準(zhǔn)化最新進(jìn)展

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(中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院 陜西 西安 710077)

0 引 言

管道輸送是石油、天然氣最經(jīng)濟(jì)、合理的運(yùn)輸方式。我國(guó)從1958年開(kāi)始建設(shè)長(zhǎng)距離原油輸送管線，1963年開(kāi)始建設(shè)長(zhǎng)距離天然氣輸送管線[1]。

我國(guó)第一個(gè)螺旋埋弧焊鋼管標(biāo)準(zhǔn)，是在深入研究前蘇聯(lián)鋼管標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，由原石油工業(yè)部于1963年發(fā)布的SYB 10004—63《螺旋焊縫鋼管》。

上世紀(jì)80年代，又先后制定并發(fā)布了輸送管系列標(biāo)準(zhǔn)：

SY 5001—80《螺旋焊縫電焊鋼管》；

SY 5036—83《承壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管》；

SY 5037—83《普通流體輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼管》；

SY 5038—83《承壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管》；

SY 5039—83《普通流體輸送管道用螺旋縫高頻焊鋼管》。

1988年，在參考API Spec 5L《管線鋼管規(guī)范》的基礎(chǔ)上，制定并發(fā)布了我國(guó)第一個(gè)輸送鋼管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 9711—88《石油天然氣輸送管道用螺旋縫埋弧焊鋼管》。之后通過(guò)采用ISO 3183《石油天然氣工業(yè) 管道輸送系統(tǒng)用鋼管》各版次對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了多次修訂。

GB/T 9711的發(fā)布和實(shí)施，不僅健全了我國(guó)油氣輸送用鋼管標(biāo)準(zhǔn)體系，還實(shí)現(xiàn)了我國(guó)輸送用鋼管制造水平與國(guó)際水平的快速接軌。國(guó)內(nèi)各制管企業(yè)也通過(guò)不斷采用高水平標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備改造升級(jí)，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。

ISO 3183/API Spec 5L[2,3]作為輸送管領(lǐng)域的核心產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)我國(guó)油氣輸送管的制造、檢驗(yàn)和工程應(yīng)用有著重要影響。從西氣東輸一線開(kāi)始，陜京二線、西氣東輸二線等重大管道工程建設(shè)，均以ISO 3183/API Spec 5L為基礎(chǔ)制定工程用管材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)充或提高了部分技術(shù)指標(biāo)，明確了訂貨信息，增加了質(zhì)量控制要求，成為工程實(shí)用性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在管道工程建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。

西氣東輸二、三線，中緬輸油、輸氣管線等多項(xiàng)工程的成功應(yīng)用，推動(dòng)了基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)地區(qū)用直縫埋弧焊管技術(shù)的進(jìn)步和標(biāo)準(zhǔn)的日益成熟。在工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，形成了石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 7042—2016《基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)地區(qū)用直縫埋弧焊管》。

2010年起，以承擔(dān)ISO/TC67/SC2并行秘書(shū)處為契機(jī)，總結(jié)科研成果和工程經(jīng)驗(yàn)，將基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)用鋼管標(biāo)準(zhǔn)提案推向ISO、API，并得到采納，與國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)共同推動(dòng)了大應(yīng)變鋼管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

1 輸送管國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系

在現(xiàn)行的石油管材標(biāo)準(zhǔn)體系中，輸送管標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)50項(xiàng)，其中通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)19項(xiàng)、方法標(biāo)準(zhǔn)28項(xiàng)。已制修訂標(biāo)準(zhǔn)44項(xiàng)，約占體系的近90%。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)涉及管道輸送系統(tǒng)用常規(guī)鋼管、彎管、管件產(chǎn)品，輸送含有腐蝕性介質(zhì)流體用耐腐蝕合金復(fù)合鋼管、彎管、管件產(chǎn)品，普通流體輸送管道用鋼管產(chǎn)品，特殊環(huán)境油氣輸送管道用鋼管產(chǎn)品；方法標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了上述產(chǎn)品相關(guān)的無(wú)損檢測(cè)、試驗(yàn)檢驗(yàn)、特殊性能試驗(yàn)、評(píng)價(jià)等，以及運(yùn)輸、選用推薦作法等。

2 輸送管標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前，石油管材專業(yè)輸送管領(lǐng)域使用的標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO/TC67/SC2歸口的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)委員會(huì)，如ISO/TC17歸口的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、API 5系列標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及各級(jí)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外輸送管標(biāo)準(zhǔn)及相互關(guān)系見(jiàn)表1。

如在《油井管標(biāo)準(zhǔn)化最新進(jìn)展》報(bào)告[4]中所提到的，由于API標(biāo)準(zhǔn)作為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在世界范圍廣泛使用，ISO/TC67自2000年左右將大量的API標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

ISO 3183:2012《石油天然氣工業(yè) 管道輸送系統(tǒng)用鋼管》就是ISO/API聯(lián)合工作組在API Spec 5L第44版的基礎(chǔ)上對(duì)ISO 3183:2007進(jìn)行的修訂，其目的也是為了與API Spec 5L第45版達(dá)成一致。ISO 3183也是ISO/TC67在輸送管領(lǐng)域唯一的一項(xiàng)核心產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

API在輸送管領(lǐng)域除有API Spec 5L，還有API Spec 5LC、5LCP、5LD等有關(guān)耐蝕合金或雙金屬?gòu)?fù)合管線鋼管、連續(xù)管線管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，部分基礎(chǔ)方法標(biāo)準(zhǔn)，駐廠監(jiān)理、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)等質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)以及鋼管運(yùn)輸系列推薦作法等。

為了促進(jìn)我國(guó)輸送管技術(shù)的發(fā)展，在輸送管領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)全面采標(biāo)。在現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，采標(biāo)項(xiàng)目約占57%。通過(guò)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，加快了與世界石油行業(yè)接軌的步伐，提高了我國(guó)輸送管標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平，也促進(jìn)了我國(guó)輸送管質(zhì)量的提高。

由表1可看出，輸送管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)：基礎(chǔ)核心產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO標(biāo)準(zhǔn)制定，內(nèi)容系統(tǒng)、完整，但指標(biāo)較低，部分指標(biāo)不具體，許多要求不明確。為解決油氣田油氣集輸系統(tǒng)嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外多家制造企業(yè)的制造工藝和產(chǎn)品檢驗(yàn)結(jié)果，自主制定了適用于輸送含有腐蝕性介質(zhì)的石油、天然氣和水等單相或多相流體用耐腐蝕合金復(fù)合鋼管及附件產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該系列標(biāo)準(zhǔn)的制定規(guī)范了耐腐蝕合金復(fù)合鋼管的制造工藝、質(zhì)量檢驗(yàn)和控制，保證了此類產(chǎn)品在油氣田的安全運(yùn)行，促進(jìn)了國(guó)際貿(mào)易。

輸送管行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)：多數(shù)為采用ISO、API標(biāo)準(zhǔn)制定，主要是檢驗(yàn)/試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，以及特殊、輔助的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。自主制定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)是在總結(jié)失效分析、科研成果、工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程建設(shè)的需要制定的。部分標(biāo)準(zhǔn)是在相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，指標(biāo)加嚴(yán)、細(xì)化，提高質(zhì)量控制要求，更具工程應(yīng)用性。

3 輸送管核心標(biāo)準(zhǔn)最新進(jìn)展

3.1 ISO標(biāo)準(zhǔn)最新進(jìn)展

3.1.1 ISO/TC67/SC2近期進(jìn)行復(fù)審的項(xiàng)目及復(fù)審結(jié)論

1)ISO 15590-2:2003《石油天然氣工業(yè) 管道輸送系統(tǒng)用感應(yīng)加熱彎管、管件和法蘭 第2部分：管件》 結(jié)論：確認(rèn)

2)ISO 15590-3:2004《石油天然氣工業(yè) 管道輸送系統(tǒng)用感應(yīng)加熱彎管、管件和法蘭 第3部分：法蘭》 結(jié)論：確認(rèn)

3.1.2 ISO/TC67/SC2正在制修訂的項(xiàng)目

1)ISO 3183《石油天然氣工業(yè) 管道輸送系統(tǒng)用鋼管》

ISO 3183第3版于2012年11月發(fā)布，目前正在進(jìn)行修訂。作為ISO 3183:2012修改單的附錄M修訂版(歐洲陸上天然氣管道)已通過(guò)DIS投票，進(jìn)入FDIS階段。這次修訂還包括采用HTP鋼，也就是高鈮低碳鋼。

SC2同意WG16關(guān)于ISO 3183第4版與API Spec 5L第46版保持一致的建議。API Spec 5L第46版預(yù)計(jì)2017年12月出版，加上6個(gè)月的生效日期，使ISO 3183與API 5L協(xié)調(diào)一致成為可能。WG16計(jì)劃2018年在IOGP/ISO程序下制定ISO 3183第4版。該版內(nèi)容包括規(guī)范性引用API 5L第46版，修訂的附錄M(歐洲陸上天然氣管道)、標(biāo)記等作為補(bǔ)充技術(shù)內(nèi)容。該項(xiàng)目目標(biāo)日期為：DIS：2017-12-01，F(xiàn)DIS：2018-12-01，ISO：2019-06-01。

表1 國(guó)內(nèi)外油氣輸送鋼管標(biāo)準(zhǔn)及相互關(guān)系一覽表

續(xù)表

2)ISO 15590-1《石油天然氣工業(yè) 管道輸送系統(tǒng)用感應(yīng)加熱彎管、管件和法蘭 第1部分：感應(yīng)加熱彎管》

ISO 15590-1第2版于2009年11月發(fā)布，目前正在進(jìn)行修訂。已通過(guò)DIS投票，進(jìn)入FDIS階段。該項(xiàng)目目標(biāo)日期為：FDIS：2018-05-15，ISO：2018-11-15。

3)ISO/NP 15590-4《石油天然氣工業(yè) 管道輸送系統(tǒng)用感應(yīng)加熱彎管、管件和法蘭 第4部分：工廠冷彎管》

該項(xiàng)目是2017年6月接收的新工作項(xiàng)目，10月已通過(guò)NP投票，進(jìn)入CD階段。該項(xiàng)目專家分別來(lái)自巴西、加拿大、意大利、俄聯(lián)邦、瑞典、烏克蘭、英國(guó)和中國(guó)。

3.2 API標(biāo)準(zhǔn)最新進(jìn)展

3.2.1 API正在制修訂的輸送管相關(guān)項(xiàng)目

1)RP 5L3《管線鋼管落錘撕裂試驗(yàn)推薦作法》第5版；

2)RP 5L8《新管線管現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)推薦作法》第3版。

3.2.2 API輸送管核心標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)

1)API Spec 5L

API Spec 5L第46版于2018年4月發(fā)布，11月1日起正式實(shí)施。新版標(biāo)準(zhǔn)在第45版的基礎(chǔ)上主要修訂內(nèi)容有：新增基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)用鋼管的附錄；增加高頻焊管硬度試驗(yàn)位置；增加管端切斜的定義及測(cè)量方法；修訂對(duì)接管技術(shù)要求。

2)API RP 5L3

API RP 5L3第4版于2014年8月發(fā)布。鑒于高強(qiáng)高韌鋼常出現(xiàn)韌性起裂異常斷口這一復(fù)雜問(wèn)題，該標(biāo)準(zhǔn)2014版采取了限定標(biāo)準(zhǔn)適用范圍的過(guò)渡措施，在標(biāo)準(zhǔn)范圍中增加注：“對(duì)于上平臺(tái)沖擊吸收能大于200J的鋼管落錘試驗(yàn)，常導(dǎo)致無(wú)效試驗(yàn)，本方法不適用。”

針對(duì)這一問(wèn)題，API啟動(dòng)了“現(xiàn)代高韌管線鋼抗脆性斷裂試驗(yàn)方法”的研究。研究?jī)?nèi)容主要包括三個(gè)方面：1)建立現(xiàn)代高韌管線鋼管(沖擊吸收能大于200J)爆破試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)；2)修改DWTT試樣，針對(duì)大量管線鋼管和不同缺口開(kāi)展試驗(yàn)，確定一種可以確保脆性起裂的試樣；3)研究基于實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)方法的和全尺寸爆破試驗(yàn)之間的本質(zhì)聯(lián)系，建立現(xiàn)代高韌管線鋼脆性斷裂止裂評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)研究進(jìn)展進(jìn)行著持續(xù)的修訂完善，2017年新版標(biāo)準(zhǔn)草案新增了測(cè)量總沖擊吸收能的資料性附錄，為高強(qiáng)高韌鋼落錘撕裂試驗(yàn)提供了另一個(gè)途徑[5,6]。

3.2.3 API輸送管標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)提案動(dòng)態(tài)

1)WI 4240 HTP鋼化學(xué)成分變化

API 5L表5中，對(duì)于從L415M/X60M到L830M/X120M鋼級(jí)，t≤25.4 mm PSL2鋼管的化學(xué)成分要求，增加：“除非有其它協(xié)議，C+Nb≤0.20%，Ti ≤0.03%”、“除非有其它協(xié)議，Al總≤0.07%，N≤0.015%”。

表J.1中，對(duì)于從L415MO/X60MO到L555MO/X80MO鋼級(jí)，t≤25.4 mm海洋鋼管的化學(xué)成分要求，增加：“除非有其它協(xié)議，C+Nb≤0.20%”，Ti上限由0.06%改為0.03%。

2)WI 4226 對(duì)接管要求

原附錄A改為附錄M；明確工藝評(píng)定和焊工評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；增加產(chǎn)品性能試驗(yàn)要求；增加接頭錯(cuò)邊和咬邊要求、標(biāo)記要求和焊縫返修要求。

本文件將隨API 5L第46版一同出版。

3)WI 4229 管端切斜

給出定義和距離管端長(zhǎng)度：對(duì)于OD大于等于610 mm的管子，長(zhǎng)度至少為610 mm。對(duì)于OD小于610 mm的管子，長(zhǎng)度為610 mm或等于OD。

測(cè)量方法：可采用任何適宜的方法。如果采用固定尺測(cè)量，管體leg至少為305 mm，管端leg至少大于等于OD。

4)WI 4233 全管體正火或淬火+回火EW管硬度測(cè)試位置

按焊縫局部熱處理和全管體整體熱處理(正火或淬火+回火)，分別給出硬度測(cè)試位置圖。

5)WI 4237 基于應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)

總要求：明確訂貨要求采用PSL-2鋼管，用于要求高縱向應(yīng)變能力的鋼管。

制造工藝要求：外涂敷熱循環(huán)對(duì)鋼管性能影響的模擬試驗(yàn)、評(píng)價(jià)鋼管拉伸和壓縮應(yīng)變能力、盤(pán)卷模擬試驗(yàn)、應(yīng)變時(shí)效試驗(yàn)。

化學(xué)成分：C、Mn、S、P、Cr、Mo、V、Nb、V、Ti等元素含量以及碳當(dāng)量CEIIW和CEPcm上限均有所降低。

力學(xué)性能：增加縱向拉伸性能試驗(yàn)要求，并控制Rt0.5、Rm上下限，Rt0.5/Rm上限，均勻伸長(zhǎng)率UEL的下限；硬度要求≤X65，最高硬度為270HV10，鋼級(jí)X65且≤X80，最高硬度300HV10；協(xié)議時(shí)，可增加縱向拉伸曲線的形狀、Rt0.5波動(dòng)范圍、時(shí)效試驗(yàn)、CTOD。

表面質(zhì)量：表面缺欠深度加嚴(yán)。

幾何尺寸偏差：鋼管直徑、不圓度、壁厚、焊縫錯(cuò)邊等尺寸偏差均嚴(yán)于普通PSL-2管。

無(wú)損探傷：鋼管的無(wú)損檢驗(yàn)，執(zhí)行海洋管的要求，按照API 5L附錄K進(jìn)行。

6)WI 1069 NDE人員資格鑒定協(xié)調(diào)一致

新項(xiàng)目提案，涉及API 5LC、5CT、5LD和5CRA中有關(guān)NDE人員的資格鑒定。工作組于2017年6月召開(kāi)會(huì)議并開(kāi)始工作。

4 幾點(diǎn)建議

1)標(biāo)準(zhǔn)是重要的技術(shù)和生產(chǎn)力，參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作是跟蹤和了解國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的良好途徑。積極廣泛地參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織相關(guān)技術(shù)委員會(huì)工作，跟蹤國(guó)外油氣輸送管技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，以提高我國(guó)輸送管產(chǎn)品質(zhì)量。

2)輸送管核心標(biāo)準(zhǔn)ISO 3183/API Spec 5L新版修訂歷時(shí)5年，技術(shù)內(nèi)容變化較大，應(yīng)密切關(guān)注新版標(biāo)準(zhǔn)發(fā)行動(dòng)態(tài)，認(rèn)真研究這些技術(shù)變化對(duì)我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)和管道工程建設(shè)帶來(lái)的影響，做好新版標(biāo)準(zhǔn)的翻譯和宣貫，及時(shí)通過(guò)采標(biāo)修訂我國(guó)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而不斷完善相關(guān)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證油氣管道的質(zhì)量和安全。

3)積極參與ISO/API標(biāo)準(zhǔn)的制修訂，按時(shí)提交投票意見(jiàn)，尤其是CD階段，是提出技術(shù)性意見(jiàn)的主要階段。應(yīng)充分利用該階段將我國(guó)在輸送管領(lǐng)域科研和工程應(yīng)用取得的成果反應(yīng)到ISO/API中，共同推動(dòng)輸送管技術(shù)的進(jìn)步。

4)我國(guó)圍繞重大管道工程建設(shè)開(kāi)展了大量的科研工作，也制定了多項(xiàng)管道工程用管材技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。將我們?cè)谠擃I(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)技術(shù)和成果進(jìn)行系統(tǒng)梳理和提升，以提案或新項(xiàng)目建議提交ISO/API，可完善現(xiàn)有的ISO/API標(biāo)準(zhǔn)或填補(bǔ)其某方面空白，如耐腐蝕合金復(fù)合鋼管系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、油氣輸送管特殊性能系列試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)等，以提升我們?cè)趪?guó)際輸送管領(lǐng)域的影響力。

5)按照“整合、提高、國(guó)際化”的方針，建議同類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)整合，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)體系。