第29卷 第3期Vo l 29 No 3材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of M aterials Science &Engineering 总第131期Jun.2011 文章编号:1673 2812(2011)03 0386 06 高钢级X100管线钢的组织与性能 曾 明,江海涛,胡水平,赵征志 (北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京 100083) 摘 要 本文利用光学显微康、扫描电镜、透射电镜等,对实验室T MCP 工艺生产的X100管线钢的组织构成、微观结构、析出物的形态和分布等进行了研究。研究结果表明,X100为GB(Granular Bainite)、BF(Bainite Ferrite)、M /A 构成的复相组织,且各相比例和形态对性能影响较大,以GB 为主的基体加上少量BF 及弥散分布的细小M/A 构成的组织具有较好的强度和韧性匹配。TEM 微观形貌观察发现,贝氏体晶粒内部具有高密度位错和不同位向的板条束及M /A 硬化相;萃取复形实验发现,X100中主要有两种类型的析出物:一类尺寸较大为T i 的析出,一类尺寸较小为Nb 的析出物;这两种析出物起阻碍奥氏体再结晶和晶粒长大及析出强化的作用。 关键词 X100管线钢;复相组织;高密度位错;析出物 中图分类号:T G142.33 文献标识码:A Microstructure and Mechanical Properties of Pipeline Steel X100 ZENG Ming,JIANG Hai tao,HU Shui ping,ZHAO Zheng zhi (National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology,Beijing University of Science and Technology,Beijing 100083,China) Abstract Microstr uctural constituents as w ell as distribution of precipitates in pipeline steel X100pro duced by thermo mechanical contr ol pr ocess (TM CP)techno logy w ere inv estig ated by m eans of optical micro scopy ,scanning electr on m icroscopy,tr ansm issio n electron micr oscopy,etc.Results show that X100is po lyphase structur ed steel w hich is m ainly constituted of GB (granular bainite)、BF (bainite fer rite )、M/A (martensite austensite ),conformation and proportion o f each phase have significant influence on the performances of X100.It is pro ved that GB based structure w ith a few BF and dispersed fine M /A inside has ex cellent effects on streng th and toughness.H igh density of dislocations,bainite lathes w ith differ ent orientatio ns and M /A har dening phase w ere found by means of T EM o bser vation.It also found tw o types of precipitate,o ne w ith big size mainly constitute of T i,the other w ith sm all size mainly constitute of Nb;each ty pe of precipitate have big effects o n hindering the recry stallizatio n of austenite and on the precipitation streng thening. Key words pipeline steel X100;poly phase;hig h density o f dislocations;precipitate 收稿日期:2010 09 09;修订日期:2010 10 18 作者简介:曾 明(1985-),男,硕士。研究方向:冶金工艺装备及钢种开发。E mail:z engming0504@https://www.doczj.com/doc/d15931793.html, 。通讯作者:江海涛,副研究员。E mail:nw pujht@https://www.doczj.com/doc/d15931793.html, 1 引 言 目前,世界石油管道的建设正朝着长距离、大口径、高输送压力发展,为减少建设和维护成本,高钢级 管线钢的开发应用已成为国内外管道用钢的研究热 点[1~3]。当前石油管道用钢的主流级别已成为X80,围绕该钢种的相关研究也已十分成熟。X100~X120 级别管线钢的实验室研发已取得成功,除了国外有少量实验管道,还未出现大规模工程应用,对其组织的研
第27卷第1期河北科技大学学报V ol.27,No.1 2006年3月Journal o f Hebei U niv ersity of Science and T echnolog y M ar.2006 文章编号:1008-1542(2006)01-0001-05 中国石油钢管的发展现状分析 李鹤林1,吉玲康1,谢丽华2 (1.中国石油天然气集团公司管材研究所,石油管力学和环境行为重点实验室,陕西西安 710065; 2.浙江海洋学院石化学院,浙江舟山 316000) 摘 要:指出了石油钢管在石油工业中的地位,不仅表现为用量大、花钱多,更主要的是钢管的质量、性能对石油工业的发展关系重大,并介绍了石油钢管主要包括油井管(钻杆、钻铤、套管、油管等)和油气输送管两大类;还进行了中国石油钢管发展现状的分析,对石油钢管企业的概况以及主要钢管企业的产品类型、生产能力进行了评述,显示了目前中国石油钢管制造行业的勃勃生机。 关键词:石油钢管;油井管;油气输送管;现状分析 中图分类号:T E9+.104 文献标识码:A Current situation analy sis of oil steel pipe in China LI H e-lin1,JI Ling-kang1,XIE L-i hua2 (1.T ubular Go ods Research Center,K ey L abo rato ry for M echanical and Environmental Behavior of T ubular Goo ds,CN P C,Xi'an Shanx i710065,China;2.Petr ochemical Colleg e of Zhejiang Ocean U niversity,Zho ushan Zhejiang316000,China) Abstract:Oil steel pipe in petr oleum industr y is v ery import ant fo r its hig h price,lar ge co nsumpt ion vo lume and gr eat effect on the development of petro leum industry.O il steel pipe mainly includes o il w ell pipe(dr ill pipe,dr ill collar,casing and tubing et c.)and oi-l gas tr anspor tation pipe.T his paper is an attempt to make an analy sis on t he cur rent situatio n of oil steel pipe in China,the general situatio n of China's steel pipe industr y,their products types and capability,w hich tog ether reveal the pr osper-i t y of China's steel pipe industr y. Key words:oil steel pipe;tubing and casing;transpo rtation pipe;situation 1 石油钢管的重要作用 1.1 钢管是石油工业的基础 石油钢管主要包括油井管(钻杆、钻铤、套管、油管等)和油气输送管两大类。石油勘探开发的钻井作业必需钻杆和钻铤,固井必需套管,采油必需油管。根据统计数据,油井每钻进1m,约需油井管62kg,其中套管48kg、油管10kg、钻杆3kg、钻铤0.5kg。近年来,中国每年消耗油井管约130万t。管道输送是石油天然气最经济合理的运输方式。随着管道建设迅猛发展,中国油气输送钢管的需求量大幅度增加,几年之前还不足油井管的1/3,现已超过油井管,去年达到140万t[1,2]。 2003年,中国无缝钢管表观消费量660万t,其中无缝钢管油井管126万t,占19%;焊管表观消费量约1000万t,其中油气输送焊管140万t,占14%。可见石油行业是仅次于建筑行业的钢管消费大户。 1.2 钢管的质量、性能对石油工业意义重大 石油钢管在石油工业中的地位,首先表现为用量大、花钱多,每年中国石油管的投资约占石油工业总投 收稿日期:2005-12-20;责任编辑:陈玉堂 作者简介:李鹤林(1937-),男,陕西南郑人,中国工程院院士,高级工程师,主要从事材料科学与工程方面的研究。
综述 管线钢指用于输送石油、天然气等的大口径焊接钢管用热轧卷板或宽厚板。管线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐压强度外，还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。随着石油、天然气消费量的增长，其输送的重要性显越发突出，尤其是长距离输送。而提高输送效率，提高输送的经济效益就要通过加大输送管道口径，提高输送压力来解决。从而提高了对高级别、高性能管线钢的需求。 国外高级别管线钢呈现强劲的发展趋势，从20世纪70年代初期X65管线钢开始投入使用，80年代X70级管线钢逐渐被引入工程建设，1985年API标准中增加了X80钢级，随后X80开始部分在一些管线工程中使用，并很快就投入到X100和X120管线钢的开发试制工作。有关X100最早的研究报告发表于1988年，通过大量工作已形成很好的技术体系。高级别管线钢概述我国管道建设正处于大力发展阶段，因此管线钢的发展也非常迅速。20世纪50~70年代管线钢主要采用A3钢和16Mn钢；70年代后期和80年代采用从日本进口的TS52K钢（相当于X52级钢）；90年代，管线钢主要采用的X52、X60、X65级热轧板卷主要由宝钢和武钢生产供应。“八五”期间成功研制和开发了X52~X70级高韧性管线钢，并逐步得到广泛应用。西气东输工程采用了X70级管线钢并逐渐向X80过度。国内管线钢生产技术现状分析由于市场要求单管输气量不断提高。我国早期四川、西北地区的天然气管道采用X52及以下钢级、426mm以下管径的管线钢管，设计年输气量在10亿m3/a以下；陕京一线第一次采用了X60钢级、
D660mm管线钢管设计年输量提高到33亿m3/a；西气东输一线采用X70钢级、D1016mm管线钢管，设计年输量提高到170亿m3/a；最近建设的西气东输二线管道，采用X80钢级、D1219 mm管线钢管，设计年输量提高到300亿m3/a。 这种单管输气量不断提高的趋势仍在持续。当前国际上新一轮巨型天然气长输管道，单管输气量将达到450亿-500亿m3/a的水平。干线一般采用X80钢级，具有输送距离长、采用更高工作压力和大管径输送的特点。 一个具有代表性的项目是正在建设的俄罗斯巴甫年科沃-乌恰天然气管道。管线长度1100km，采用1420mm管径和K65（类似于X80）钢级，输送压力11.8MPa，单管设计输气量约500亿m3/a，计划于2012年第三季度进行系统调试。 另一个有代表性的项目是拟在北美建设的阿拉斯加北坡天然气外输管道，管道的输送能力约465亿m3/a，管线长度2737km，采用1219mm管径和X80钢级，将阿拉斯加北坡丰富的天然气资源输送到加拿大和北美市场。 我国也已在规划研究未来多条西气东输管道（西三线~西八线）的方案。包括将单管输气量提高到400亿~500亿m3/a的多种方案都在研究之中。 由于西气东输二线采用的X80钢级、管径1219mm，12MPa工作压力的方案只能达到300亿m3/a的输气能力，要将输气能力进一步提高到400亿-500亿m3/a，只能进一步提高输送压力和管径。
一、管线管钢级对照 GB/T9711 API5L L245 B L290 X42 L320 X46 L360 X52 L415 X60 L450 X65 L485 X70 L555 X80 1、L245为9711.1中的牌号，***NB为9711.2中的牌号，***NCS为9711.3中 的牌号 2、GB/9711中245、360等数字表示屈服强度的最低值，单位为MPa； 注： 1、不同厂家的管坯元素含量各有偏重： 例如：Ｘ５２管坯，宝钢管坯Ｎｉ含量是天钢管坯含量的100倍。在冲击、延伸等方面明显较天钢坯欠缺，需要进一步正火。 2、注意不同厂家炉号。 宝钢的炉号数字是6位，天钢的炉号7位数字，南通的炉号带有字母如A、B；注意不同的厂家同一材质成分的差别 3、注意成品化学成分允许偏差 以20#钢为例，其含C量应该是0.17%-0.23%，如果我们所测得试样含碳量是0.25%，那也认为它合格，因为含碳量小于0.25%的允许上偏差是0.02。 4、化学元素对钢的性能的影响 C：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低。 Si：硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度。
Mn：在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度。 P：增加钢的冷脆性。 S：增加钢的热脆性，降低钢的韧性。 Cr：铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。 二、名词 冷弯管是不需要灌沙的，冷弯管和热弯管的区分在于材质、管径、壁厚决定的，因为冷弯管最大只能弯到管外径为：420x15的钢管，而热弯管可以加工更大的管材，但是速度很慢，冷弯速度快， 热煨弯头是指在热状态下（即较高温度)将管道煨制而制成的管件。一般通过加热的方式制作。冷煨弯头一般利用砂子或者液压工具进行煨制。
A代表的是普通碳结构钢，F代表的是不锈钢 2.P110,L80,K55及J55都是指油管及套管的钢级,根据API 5CT执行标准要求,国际上分为4组钢级: 第1组: H,J,K,N钢级所有石油管及石油套管 第2组: C,L,M,T钢级所有石油管及石油套管 第3组: P钢级所石油管及石油套管 第4组: Q钢级石油管及石油套管 由此,P110钢级是第三组.标准要求: 抗拉:>或=862Mpa,屈服强度:>758-965Mpa ,伸长率:>11(根据钢管壁厚来参考) 工艺方法:淬火+高温回火(调质处理),目的为得到基体是回火索氏体!!!! P110：30CrMo无缝钢管 J55/k55：37Mn5无缝钢管 N80：36Mn2V无缝钢管 L80：13Cr无缝钢管 3.管线管API5L, Gr.X52, PLS2 如果是PSL1则相当于L360NB，如果PSL2则相当于L360MB 4.PIPE ASTM A 106 GR.B,SMLS,BE.ASME B 36.10高温高压无缝钢管 高温用无缝碳素钢管，材料标准就是ASTM A106 ，尺寸标准是ASME B 36.10 5.16" cs seamless pipe, api 5l gr. b. psl-2, sch. 40, be, drl, nace mr -0175 / 16"--16寸 CS--CARBON STEEL 碳钢 SEAMLESS PIPE--无缝管件 API5L--美国钢管执行标准 GR.B.--grade b（B等级）
PSL-2:压力的标准（每英镑每英寸的压力单位）一般国内能做的只是PSL-1，PSL-2是一个更高的标准，工厂也很少做。 SCH40--管件的壁厚 DRL--double random length(也就是12米左右) NACE MR-0175--是一种防腐的标准 6. Sour Service - SS Series 本文来自阿果石油网(https://www.doczj.com/doc/d15931793.html,)ZtEHP`Iin 美国石油学会抗硫服务等级 7．ERW PIPE,SAW PIPE分别是什么钢管？ ＡＰＩ５ＬＰＳＬ又是什么？ ERW PIPE: 是高频直缝焊管 SAW PIPE: 是高频埋弧焊管 API 5L 是美国石油协会关于管线管的规范 PSL是表示该项下的管线管所使用的技术规范等级: 如: PSL1 和PLS2 一般来说前者的等级低于后者 同时还有API 5CT 是美国石油协会关于石油套管的规范 201是1Cr17Mn6Ni5N,冷加工具有磁性，多用于铁道车辆 304是0Cr18Ni9，不锈耐热钢使用最广泛，价格比201高，因为含镍多
世界金属导报/2012年/3月/13日/第B12版 钢管型材 我国高钢级管线管研究及应用 王旭 随着油气田开发向边远的荒漠、极地冻土带和海洋等地域拓展，将面临地理环境复杂、气候条件低寒、石油与天然气成分复杂、具有腐蚀性等一系列问题，因此要求管线管具有更高的可靠性，而且还要具有高强度、高韧性(特别是低温冲击韧性和止裂韧性)、良好的焊接性、抗腐蚀(SCC 和HIC)和抗大变形等性能。 近些年，国外的新日铁集团、安赛乐米塔尔钢铁集团及欧洲钢管等开展高钢级管线钢的研究，已取得了丰硕成果。国内在这方面的研究也成效显著，在大口径、大壁厚X80焊管成功应用，并在积极开展X100、X120超高强度管线钢管试制。本文主要介绍几种高钢级管线管的研究及应用。 1X80钢管的研究及应用 西气东输二线建设期间，我国钢厂和制管厂密切协作，在一年时间成功开发了外径1219mm、壁厚15.3、18.4mm的X80螺旋焊管和壁厚22、26.4、27.5mm的X80直缝埋弧焊管，以及最大壁厚33mm的感应加热弯管和管件，并在钢管生产中应用了高精度成型和高速焊接等先进技术，使大口径高强度钢管的尺寸精度和冲击韧性达到国际先进水平。X80钢管的国产化率超过90%，比采用X70钢级的西气东输一线钢管国产化率大幅提高。节约钢材40万t，节省资金65亿元。西气东输二线X80管线管开发成功并大批量生产，不仅加强了我国在高钢级管线管领域的国际地位，也为高附加值的高钢级管线钢管走出国门创造了十分有利的条件。虽然，我国在大口径、大壁厚X80焊管生产技术上趋于成熟，但也应该看到，我国还需要在X80焊管的性能稳定性、X80钢管系列化方面进行深入研究，开展较小口径、薄壁X80焊管的试制，开展低成本、高性能和高可靠性X80管线钢材研究，从而降低管道建设成本，提高管线运行的安全性，满足管道建设需求。 2 X90、X100、X120超高强度钢管的研究与应用 欧洲、日本的制管企业实现了X100、X120管线钢管的生产，在北美地区建设了X100、X120超高强度管线钢管试验段，我国也试制成功了X90、X100、X120超高强度管线钢管，并且计划年内在国内建设X100焊管的试验段。虽然X100、X120钢管能大幅度节约用钢量，同时还可节约焊接材料和施工等方面的成本，但目前所建的X100以上钢级焊管试验段还没有真正意义上应用，问题在于难以依靠管材本身的韧性实现止裂，需要安装大量止裂器，因此管道建设还没有大规模采用，世界范围内X100、X120超高强度管线钢管只处于技术储备的研制阶段。而X80钢管韧性止裂能力还有一定的裕量，因此X90钢管能否实现既降低管线用钢量，又能韧性止裂正逐渐成为关注的焦点，需要更深入研究。 3抗大变形管线钢管的研究与应用 管线钢管发展最具挑战性的领域之一是用于地震区、滑坡、采空区塌陷以及冻土带等特殊地质地区，这些地区管线钢管可能发生大的塑性变形。 近年来，日本JFE公司推出了抗大变形钢管，这种钢管具有较强的变形能力，在上述地区应用时不至于发生破坏。我国从西气东输二线开始，在地震和地质断层区采用了以应变为基础的管线设计方法，截止目前，宝钢、鞍钢、南钢、首钢和湘钢均已完成中缅X70大变形钢管试制工作的首轮制管，产品性能完全达到了国外同类产品的水平。 宝鸡石油钢管有限责任公司和渤海装备巨龙钢管公司也在抓紧研制X80抗大变形管线钢管方面的工作。可以看出，我国虽然填补了国内抗大变形管线钢管产品的研发空白，但抗大变形管线焊管的系列化开发和国产化仍是一项紧迫而艰巨的任务，是进一步增强我国油气输送制管领域
高级别管线钢概述 管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口经焊接钢管用热轧卷板或宽厚板。管线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐压强度外，还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。随着石油、天然气消费量的增长，其输送的重要性显越发突出，尤其是长距离输送。而提高输送效率，提高输送的经济效益就要通过加大输送管道口径，提高输送压力来解决。从而提高了对高级别、高性能管线钢的需求。 1、国内发展概况 我国管线钢的起步较晚，国内生产符合API5L标准的管线工程设计要求的管线钢仅有10多年的历史，X60～X70级管线钢已在国际市场上占有一定的地位，目前国内已投入生产的X80级管线钢质量也达到了国际先进水平，X100级管线钢已经研制出来。随着国内冶金技术装备水平的提高，我国能生产管线钢板卷的企业逐渐增多，但是能够生产X70及以上级别的钢厂仅有宝钢、武钢、鞍钢、舞钢、等。近两年来，许多钢铁厂加大了对高级别管线钢的研究开发，宝钢已研发出X120级别的管线用钢板。 21世纪是我国输气管建设的高峰时期。“西气东输”管线采用大口径、高压输送管的方法，这条管线全长4167km，输送压力为10MPa，管径为1016mm，采用的钢级为X70、厚度4.6mm，-20℃的横向冲击功≥120J。从西气东输工程钢材与钢板的国产化率统计看（表1.1）[1]，此项目X70钢材与钢管的总国产化率并不高，说明我国迫切需要加速高钢级管线钢宽厚板生产能力的建设。从总体上来看，我国X80级别以上高级别管线钢与国际上还有很大的差距，同级别管线钢的开发与应用整整比发达国家晚了近30年。 表1.1西气东输工程钢材与钢板的国产化率统计 2、国外发展概况 国外高级别管线钢呈现强劲的发展趋势，从20世纪70年代初期X65管线钢开始投入使用，80年代X70级管线钢逐渐被引入工程建设，1985年API标准中
关于油气输送管线干线钢管选用的若干问题油气输送管线干线钢管选用一般应考虑五个问题：1.钢管标准的选用2.钢管的化学成分要求3.钢管的机械力学性能4.钢管韧性要求5.制管技术要求。现就这几个问题简述如下，由于时间紧迫可能错漏短缺不少，仅供参考。 一.关于钢管标准 在油气输送用钢管标准的选用中，几乎在较大的产油国与发达国家都有自己的标准。我国油气输送用管道多采用美国API Spec 5L《管线管》的标准.国标《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第一部分A级钢管》（GB9711.1.97）及《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第二部分 B 级钢管》（GB9711.2-99）。由于API Spec 5L是一个通用的最基本的必须技术条件，考虑到各条管线的自然条件差别很大，因此管线的业主往往根据API Spec 5L指明的钢级化学成分和机械性能由购方和制管厂商定，再结合管线的具体情况，对选用的钢管提出一些补充技术规定，其要求比API Spec 5L高。此外，国际标准化组织ISO/TC67技术委员会也制定了管线管交货技术条件，即ISO3183-1 ISO3183-2 ISO3183-3 。这些标准是根据管线服役条件，将钢管分为A.B.C.三类，A类为符合API Spec 5L 的钢管，B类为有韧性要求和特殊无损检验的钢管，C类为输送酸性介质或有低温要求的钢管。 俄罗斯由于大部分地区气候严寒，管线服役条件苛刻，对钢管质量要求除部分内容参照API Spec 5L，如弯曲实验.超声检测等外，关键质量指标
要求较高，而且标准较多较细。 具体标准有：ГOCT20295-85《油气输送干线管道用钢制焊接钢管技术规范》.TY75-86《工作压力7.4MPa带外防腐层的直径530，720，1020，1220和1420MM直缝和螺旋缝电焊钢管技术条件》.TY1104-138100-357-02-96《工作压力7.4MPa带外防腐层螺旋缝电焊钢管技术条件》，TY14-3-1970-97《20号优质碳素钢制增强耐蚀性和抗低温的螺旋缝管电焊钢技术条件》，TY14-3P-04-94，〈北极地区输送石油天然气用直径530-1220MM直缝电焊管钢技术条件》TY322-8-21-96《直径820，920和1220MM直缝电焊管钢技术条件》等。 我国的钢管标准基本上是等效采用API Spec 5L的标准，但在针对各管线的具体情况提出的补充技术条件中比API Spec 5L要求高，也不比俄罗斯钢管质量要求底，如陕京线。涩-宁-兰线，兰-成-渝线，忠-武线，西气东输干线等。而且我国的钢卷板冶炼技术在X70级以内的强度等级均可满足技术要求，螺旋管的制管质量也可满足技术要求。当然，我国对螺旋管的焊缝残余应力消除上不如俄罗斯的整体热处理或焊缝热处理，也没有API Spec 5L提出的冷扩处理。我国只是在制管过程中用先成型后焊接的办法，保证焊接处切开后的弹复量小于1.5%D，从而减小焊缝残余的应力。 哈萨克斯坦的自然环境条件接近我国新疆地区，可以参照鄯乌线，西气东输线选管技术条件来制定钢管标准。 钢管的化学性能影响到钢管的强度,韧性,可焊接性,耐腐蚀性.过去采用增C(碳)的办法增加强度,但降低了韧性和可焊性.五十年代以后采
油气管道基础知识 油气输送用钢管类别： 无缝钢管（SMLS） 螺旋焊缝焊接钢管（SAWH） 直焊缝焊接钢管（SAWL） 高频电阻焊接钢管（ERW/HFW）
直缝埋弧焊钢管成型方式： ?UOE（Uing Oing Expanding） UOE钢管机组成形工艺分为三步完成，即预弯边、U形压力机成形和O型压力机成形，最后是对全管进行冷扩径，以消除制管过程中产生的应力。 UOE成型工艺成熟，自动化水平高，产口质量可靠，但机组设备投资巨大。 ?RBE（辊压弯曲） RBE成形的阶段为辊压、弯曲和扩径；三辊成形机将钢板滚压成一定口径的钢管，然后用成形辊将其边缘弯曲，也可以采取后弯边，然后用成形辊将其边缘弯曲，也可以采取后弯边。 RBE成形工艺在产品规格方面比较灵活，缺点是生产规模小，钢管壁厚和管径受到很大的限制。 ?JCOE（Jing Cing Oing Expanding） JCOE成形有三个阶段，即先将钢板压成J形，然后再依次压成C形和O形，E代表扩径。 JCOE成形工艺在生产小规模产品时能适应较大的壁厚，具有投资中等、产品范围广、产是量适中等优点。
钢管主要性能指标 1、碳（C）：碳含量对焊接性能影响最大； 2、硅（Si）：焊接时容易生成SiO2夹杂物，降低焊接性能和焊接质量； 3、锰（Mn）：可以增加钢的强度、硬度，但降低焊接性能，容易造成脆裂； 4、磷（P）：有害元素，对钢的焊接性能不利，容易造成钢材和焊缝的脆裂； 5、硫（S）：有害元素，导致焊缝的热裂，不利于焊接，降低钢的力学性能； 6、钛（Ti）、钒（V）、铌（Nb）：可以改善钢的焊接性能； 7、镍（Ni）：对焊接性能影响不明显； 8、铜（Cu）：含量低于0.5%时，对焊接性能影响不明显； 9、铬（Cr）降低钢的焊接性能。 强度指标： 屈强比（屈服强度/抗拉强度）（一般0.85～0.93） 韧性指标： CVN（夏比冲击） DWTT（落锤试验） 可焊接性能指标： 碳当量 硬度
油气输送管道高后果区识别与评价释义 河南邦信防腐材料有限公司 2017年3月整理
高后果区是政府监管、社会关注的对象，也是企业管理的重点。国家安监总局等八部门联合印发《关于加强油气输送管道途经人员密集场所高后果区安全管理工作的通知》（安监总管三〔2017〕138号）要求，各管道企业按照管道完整性管理规范，全面开展人员密集型高后果区识别和风险评价工作，各有关部门要建立人员密集型高后果区更新机制。 1 高后果区定义 《油气输送管道完整性管理规范》（GB 32167―2015）将“高后果区”明确定义为“管道泄漏后可能对公众和环境造成较大不良影响的区域”，是指油气管道发生泄漏失效后，可能造成严重人员伤亡或者严重环境破坏的区域。 2 高后果区识别 按照GB 32167的规定，高后果区分为三级，严重程度由高到低依次为III级、II级、I级。 2.1 输油管道高后果区 （1）管道中心线两侧各200 m范围内，任意划分成长度2 km并能包括最大聚居户数的若干段，四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段（III级高后果区） 该条款定义的III级高后果区为人口密集型高后果区。规定了管道中心线两侧的距离为200 m，长度为包括最大聚居户数的2 km，当满足“四层及四层以上楼房（不计地下室层数）普遍集中”的条件时，就可以识别为III级高后果区。其中，“普遍集中”应理解为不少于2栋。同时，因为定义该类型III级高后果区是按照居民（建筑物）密度指数来划分的，对于管道穿越交通频繁和地下设施多的区域，可以不作为该类型III级高后果区进行识别。
（2）管道两侧各200 m内有水源、河流、大中型水库（III级高后果区） 该条款定义的III级高后果区属于环境敏感型高后果区。规定了在管道两侧各200 m范围内存在水源、河流和大中型水库时，就可以识别为III 级高后果区。同时需要注意，如果通过环境敏感性分析，虽然在管道某一侧200 m范围内存在敏感的受体（包括水源、河流和大中型水库），但是确定了管道发生泄漏后不可能进入附近的受体，可不作为高后果区进行管理，但需在高后果区识别过程中做好分析和说明。 在识别该类型高后果区时，不仅考虑管道两侧200 m，还需要综合考虑GB 32167中6.2.4“当输油管道附近地形起伏较大时，可依据地形地貌条件、地下管涵等判断泄漏油品可能的流动方向，对表1中 c）、d）、e）、f）中的距离进行调整。” （3）管道中心线两侧各200 m范围内任意划分2 km长度并能包括最大聚居户数的若干地段，户数在100户以上的区段，包括市郊居住区、商业区、工业区、发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区（II级高后果区） 该条款定义的II级高后果区属于人口密集型高后果区。规定了管道中心线两侧的距离为200 m，长度为包括最大聚居户数的2 km，除III级高后果区外，当满足居民（建筑物）密度指数超过125户/km2的条件时，就可以识别为II级高后果区。 （4）管道两侧各200 m内有聚居户数在50户或以上的村庄、乡镇等（II级高后果区） 该条款定义的II级高后果区属于其他人口型高后果区。规定了居民（建筑物）密度指数超过62.5户/km2，而小于125户/km2的条件时，就可以识别为II级高后果区。该类型高后果区不仅仅是管道两侧200 m，还需要综合考虑GB 32167中6.2.4“当输油管道附近地形起伏较大时，可依据地形地貌条件、地下管涵等判断泄漏油品可能的流动方向，对表1中 c）、d）、e）、f）中的距离进行调整”。 对于居民（建筑物）密度指数低于62.5户/km2的住宅区可不作为该条款的II级高后果区进行识别。 （5）管道两侧各200 m内有湿地、森林、河口等国家自然保护区（II级高后果区）
直缝埋弧焊管的主要成型方法为UOE成型法（Ｕ成型、Ｏ成型、Ｅ扩径）、JCOE成型法（钢板压成Ｊ型、再依次压成Ｃ型和Ｏ型、后进行扩径），作为比较成熟的生产工艺，在国际上已经广泛应用，目前在我国也均有引进。由于其生产工艺上的差异，必然导致其产成品性能的差异，下面重点从产品的技术指标方面对UOE和JCOE的优缺点进行分析比较。 1、生产工艺 （１）UOE的生产工艺流程转炉→精炼→连铸→厚板→钢板上料→焊引弧板→铣边→预弯边→Ｕ成型→Ｏ成型→高压水冲洗→干燥→预焊→内焊→外焊→ 去除引弧板→焊缝及管端超声探伤→Ｘ光检查→钢管扩径→管端焊缝磨平→管端平头→水压试验→焊缝及管端超声探伤→焊缝及管端Ｘ光检查→倒棱→管端分层及磁粉探伤→剩磁退磁→工厂检查→称重、测长→喷标记→上保护环→堆放、发货。 （２）JCOE的生产工艺流程材料复检→真空吊→板探→翻板→刨边→上板→卷曲前半幅钢板（Ｊ成型）→松出→输入后半幅钢板→卷曲后半幅钢板（Ｃ成型）→松出→后弯→预焊→焊引（熄）弧板→内焊→清根→外焊→去引（熄）弧板→超声波检验→机械扩径→水压试验→机械修端→超声波检验→管端环向ＵＴ分层检验→Ｘ射线检验→成品检验→磁粉检验→称重与测长→外防腐→内防腐→标记→发货。 2、UOE和JCOE的生产工艺不同导致的产品差异 从上述两种生产工艺来看，二者在成型前后的工艺基本相同，最大差别在于成型方式上。UOE成型主要由两步完成：Ｕ成型和Ｏ成
型。而JCOE成型部分程序分为６个环节，生产效率大大降低。而由于成型方式的不同，导致了UOE和JCOE在直径、壁厚、外形尺寸、生产效率、屈强比等方面的差异（如下表）。 2.1 UOE和JCOE产品规格和生产效率的比较 （１）管径和壁厚 JCOE可生产的管径和壁厚范围要大于UOE，这是由两种产线的模具及生产工艺决定的。对于UOE，一套Ｏ机模具只能生产一种直径的钢管，且是二道工序完成成型，对成型机组压力要求高，因此UOE可生产的管径和壁厚范围稍小。对于JCOE，钢管成型采取的是折弯机 步进方式成型每次弯曲需要的压力要大大减小，因而对机组的动力要求大大减小。因此在同等机组压力的情况下，JCOE可生产的壁厚范围要更大，且一套模具可以生产多种管径的钢管，可生产钢管的管径范围要更大。宝钢的Ｏ成型机压力达到72000t ，是世界上压力最大的Ｏ成型机组之一，生产的壁厚能达到40mm。从目前国内外的管线钢技术发展来看，高钢级，薄壁厚是管道发展的必然趋势，西气东输二线所用的φ1219钢管是当前最大口径的钢管，UOE的生产能力有 足够大 的余量，因而目前宝钢UOE的管径和壁厚生产范围完全可以满足管线工程的需要。 （２）生产效率和产能
管线钢知识 石油和天然气的需求迅速增长，2011-2015 年世界范围内管道建设的工程投资每年近400 亿美元。 西气东输二线管道以高强度X80为管材，管径1219mm,压力12MPa,主干线全长 4895km。2010年底的统计资料显示，我国已建立原油管道1.9*104km, 天然气管道 3.3*104km，成品油管道1.6*104km,油气管道总里程已达6.8*104km，2020年有望达到 20*104km。同时，与我国的能源需求和先进国家的管道水平相比，我国管道建设还有巨大的需求和潜力。 一、管道工程面临的挑战与管线钢发展方向 管道的大管径、高压输送与高强度管线钢 由建立在流体力学基础上的设计计算可知，原油管道单位时间输送量与输送压力梯度的平方根成正比，与略大于管道直径的平方成正比。加大管道直径，提高管道工作压力是提高管道输送量的有力措施和油气管道的基本发展方向。 目前认为，输油管道合适的最大管径为1220m m，输气管道合适的最大管径为 1420mm。在输送压力方面，提高压力的追求仍无止境。20世纪50-60年代的最高输送压力为6.3MPa(X52)，70-80年代的最高输送压力为10MPa(X60-65)，90年代后的最高输送压力达14MPa(X70-80)。近年来，国外一些新建天然气管道压力一般为10-15MPa，一些管道压力已超过20MPa (X100-X120)。 由管道设计准则可知，管道工程的大口径、高压输送这一目标可以通过增加钢管壁厚和钢管强度来实现。然而，提高管线钢的强度才是一种理想的选择。这是因为高强度管线钢的采用不仅可减少钢管壁厚和重量，节约钢材成本，而且由于钢管管径和壁厚的减少，可以产生许多连带的经济效益。据统计，在大口径管道工程中，25%-40%的工程成本与材料有关。一般认为，管线钢每提高一个级别，可使管道造价成本降低5%-15%。 管道的低温环境与高韧性管线钢 随着管道工程的发展，对管线钢韧性的技术要求日益提高，韧性已成为管线钢最重要的性能指标。为获取高韧性管线钢，可通过多种韧化机制和韧化方法，其中低碳或超低碳、纯净或超纯净、均匀或超均匀、细晶粒或超细晶粒以及针状铁素体为代表的组织形态是高韧性管线钢最重要的特征。 超纯净管线钢：S W 0.0005%、P< 0.002%、N W 0.002%、O< 0.001%和H< 0.0001%； 超细晶粒管线钢：通过严格控制控轧、控冷条件，目前可获得这种有效晶粒尺寸达到1-2um,因而赋予了管线钢优良的韧性。现代管线钢的A v大都在 200-300J以上，50%FAT可达-45 C以下。经过精心控制的管线钢，其A可高达400-500J 以上，DWTT勺85%FAT可降至-60 °C 以下。 管道的大位移环境与大变形管线钢 所谓大变形管线钢是一种适应大位移服役环境的，在拉伸、压缩和弯曲载荷下具有较高极限应变能力和延性断裂抗力的管道材料。这种管线钢既可满足管道高压、大流量输送的强度要求和满足防止裂纹起裂和止裂的韧性要求，同时又具有防止管道因大变形而引起的屈曲、失稳和延性断裂的极限变形能力，因此大变形管线钢是管道工程发展的迫切需要，也是传统油、气输送管道材料的一种重要补充和发展。 大变形管线钢的主要性能特征是在保证高强韧性的同时，具有低的屈强比 (c s/ (T b V 0.8 )，高的均匀伸长率(如S u > 8%和高的形变强化指数(n> 0.15 )。大变形管线钢的主要组织特征是双相组织。双相大变形管线钢不同于传统的管线钢，也不同于一般意义上的双相钢。它通过低碳、超低碳的多元微合金设计和特定的控制轧制和加速冷
管线钢 一、管线钢的概述 1、概念 管线钢主要用于石油、天然气的输送。制造石油天然气集输和长输管或煤炭、建材浆体输送管等用的中厚板和带卷称为管线用钢（LPS）。石油钢的强度一般要求达到600～700MPa；钢中O、S、P、N、C总含量不大于0.0092%；钢中脆性Al2O3夹杂和条状Mn夹杂为痕迹状态。 管线钢主要用于加工制造油气管线。油气管网是连接资源区和市场区的最便捷、最安全的通道，它的快速建设不仅将缓解铁路运输的压力，而且有利于保障油气市场的安全供给，有利于提高能源安全保障程度和能力。 2、管线钢类型 管线钢可分为高寒、高硫地区和海底铺设三类。从油气输送管的发展趋势、管线服役条件、主要失效形式和失效原因综合评价看，不仅要求管线钢有良好的力学性能，还应具有耐负温性、耐腐蚀性、抗海水和HSSCC性能等。这些工作环境恶劣的管线，线路长，又不易维护，对质量要求都很严格。 3、管线钢的消费和生产现状 （1）消费状况 为了把这些自然气输送到主要的消费区域，建设输送管线是必不可少的。目前“西气东输”项目已经建成，今后还将建设的主要管线有陕京二期、中俄自然气管线（东线、西线）、以及中亚或俄罗斯至上海自然气管线，终极与“西气东输”管线形成“两横、两纵”的自然气干线。 目前，原油、自然气管网已经具有相当规模，成品油输送管道相对较少，目前仅占全部输送量的40％，将来计划修建3万km，管径在Ф500mm左右，壁厚在10mm以下，以X65为主。未来10年，我国将建设5万km的油气管道，均匀每年需要展设近5000km，每年自然气管道需要钢材近400万t。 随着管道输送压力的不断进步，油气输送钢管也相应迅速向高钢级方向发展。在国际发达国家，20世纪60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用X60～X65钢级，近年来以X70为主，而国内城市管网以X52、X65为主。目前国内主干线输气管最大压力为10MPa，最大直径能够达到Ф1016～1219mm，以X65、X70应用为主，X80也有应用，但用量未几。随着国内输气管的延长和要求压力的进步，X70、X80将成为主流管线钢。 （2）管线管的生产情况 随着国内冶金技术装备水平的进步，我国能生产管线钢板卷的企业逐渐增多，但是能够生产X70及以上级别的钢厂仅有宝钢、武钢、鞍钢、舞钢、
管道介质的输送压力有逐渐增高的趋势，在输气管线上尤为明显。这是因为在一定范围内提高输送压力会增加经济效益，以输气管线为例，在输量不变的条件下，随着输送压力的提高气体的密度增加而流速减小，从而使摩阻下降。 在一条输气管线的站间距内由进站到出战压力逐渐下降，而流速逐渐增加，随之摩阻也逐渐增加，故离进站口 3 ／ 4 长度消耗生出站压差△ p 的一半，而后 1 ／ 4 长度消耗另一半。输气管线与输油管线最大的差别是由进站到出站流速是逐渐增加的，这是介质的可压缩性造成的。而油基本上是不可压缩的，虽然输送压力沿管程逐步下降，但流速是不变的，摩阻也是前后相同的。由此看出对于输气管线压力的提高可使摩阻下降，而输送能耗下降。 还应指出，输气管线的能耗远比输油为大，仅以西气东输管线为例，该管线输送压力 p ： 10MPa ，输量为 120 亿 m3 ／年，管线长度为 4000KM ，粗略按经验估计能耗大致为 12 亿 m3 ／年，而输量的。 1/10 作为沿途的能源消耗掉了。 由于对降低能耗的关切，输送压力有逐步增加的趋势。早期我国四川省的天然气管线输送压力为 2.5MPa ，以后增加到 4MPa ，陕京线提升为 6MPa ，西气东输增至 10MPa ，国外经济发达国家近十气输气管线多选取 12MPa 。 在输气管线上压比亦有逐渐下降的趋势。所谓压比指进站压力与出站压力之比，压比减少意味着全线均在较高的压力下运行，这
样也可使能耗减小。早期压力多为 1.6 ，后来降至 1.4 ，近年国外有些输气管线取压比为 1.25 。当然，压比减小，压缩机站数要增加，从而投资会增加。对于管径、压力、压比均需进行优化计算和比选。 当输量确定，通过优化确定管径、压力、压比以后，如选取较高压力而钢材强度等级太低，则会造成壁厚过大，这给制管、现场焊接以及运输等诸多环节带来困难，甚至难以实现。生产的需求促进了钢材等级的提高。 API 于 1926 年发布 APl5L 标准，最初只包括 A25 、 A 、 B 三种钢级，最小屈服值分别为 172 、 207 、 251MPa 。 API 于 1947 年发布 APl5LX 标准，该标准中增加了 X42 ， X46 ， X52 三种钢级，其最小屈服值分别为 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年开始，先后发布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四种钢级，其最小屈服值分别为 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 发布 U80 、 U100 标准，其最小屈服值分别为 551 、 691Mpa ，以后 API 又将 U80 、 U100 改为 X80 、 X100 。粗略统计，全世界 2000 年以前 X70 用量在 40 ％左右， X65 、 X60 均在 30 ％左右徘徊，小口径成品油管线也有相当数量选用 X52 钢级，且多为 ERW 钢管。 关于 X80 钢级，国内、外议论很多，国际上曾对 X80 研制已耗巨额投资的钢铁巨头更是积极宣传 X80 ，甚至 X100 ，但时至今日 X80 只处于 " 试验段阶段，总长仅 400KM 左右。目前正在建