管線管、油管和套管的主要技術(shù)要求

管線管、油管和套管的主要技術(shù)要求

A  目前國內(nèi)外廣泛使用的油氣輸送鋼管采用的標(biāo)準(zhǔn)

目前國內(nèi)外廣泛使用的油氣輸送鋼管采用的標(biāo)準(zhǔn)有：

(1)美國石油學(xué)會的API SPEC 5L《管線管規(guī)范》；

(2)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3183—1、2、3《石油天然氣輸送鋼管交貨技術(shù)條件》；

(3)對于一些重要的長輸管線，根據(jù)具體的使用環(huán)境都有自己的補(bǔ)充采購技術(shù)條件。

B   在API油氣輸送鋼管標(biāo)準(zhǔn)中鋼管的分類及其主要區(qū)別

按照API SPEC 5L的規(guī)定，輸送鋼管分為PLSl和PLS2兩個產(chǎn)品級別，對這兩類產(chǎn)品規(guī)定了不同的技術(shù)條件。其主要區(qū)別是：相對于PLS1、PLS2級別對碳當(dāng)量、斷裂韌性、大屈服強(qiáng)度和大抗拉強(qiáng)度規(guī)定了強(qiáng)度要求。對硫、磷等有害元素的控制也更加嚴(yán)格：無縫管的無損檢驗(yàn)成為強(qiáng)制要求。對質(zhì)保書必須填寫的內(nèi)容及試驗(yàn)完成后可追溯性成為強(qiáng)制要求。

C   在IS0油氣輸送鋼管標(biāo)準(zhǔn)中鋼管的分級及其主要區(qū)別

在ISO 3183油氣輸送鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，鋼管按照質(zhì)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(qū)別是：在ISO 3183一1A級標(biāo)準(zhǔn)要求中制定了與API SPEC 5L的規(guī)定相當(dāng)?shù)幕举|(zhì)量要求，這些主要的質(zhì)量要求是通用的；在ISO 3183—2B級標(biāo)準(zhǔn)要求中除基本要求之外附加了有關(guān)韌性和無損檢驗(yàn)方面的要求；還有某些特殊用途，例如酸性環(huán)境、海洋條件及低溫條件等對鋼管的質(zhì)量和試驗(yàn)有著非常嚴(yán)格的要求，這些主要反映在IS0 3183_3C級標(biāo)準(zhǔn)要求中。

D  油氣輸送管道對鋼的主要性能要求

油氣輸送管道對鋼的主要性能要求包括：

(1)強(qiáng)度  一般的油氣輸送管道都是根據(jù)鋼材的屈服強(qiáng)度設(shè)計的。采用屈服強(qiáng)度較高的鋼制管，可以提高管道工作壓力，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益：因此．管道用鋼的屈服強(qiáng)度已經(jīng)從初的碳素鋼逐步發(fā)展起來，20世紀(jì)40年代為)X42一X52鋼級．60年代末達(dá)到X60一x70鋼級。現(xiàn)已正式生產(chǎn)和正式使用屈服強(qiáng)度已達(dá)到更高的X80~X100鋼級。

(2)韌性   20世紀(jì)50年代和60年代，世界許多地區(qū)都發(fā)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(jìn)了人們對管道韌性指標(biāo)的認(rèn)識。API 5L規(guī)定，除常規(guī)的機(jī)械性能檢測外，生產(chǎn)廠還應(yīng)按SR5和SR6補(bǔ)充要求進(jìn)行V形缺口夏比沖擊試驗(yàn)和落錘撕裂實(shí)驗(yàn)（即DWTT）,鋼管出廠前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的無損檢驗(yàn)。盡管如此，對于長輸管道來說，要完全避免破裂是困難的，還必須著眼于裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的阻止。研究表明，可以用控制DWTT值得辦法達(dá)到止裂。為此，世界許多國家對管道鋼規(guī)定了DWTT試驗(yàn)的端口剪切面積百分比的低值。

(3)可焊性  由于野外敷設(shè)管道的現(xiàn)場條件惡劣，鋼管對接焊接時要求有良好的可焊性。可焊性差的鋼管在焊接時易在焊縫處產(chǎn)生裂紋，并造成焊縫及熱影響區(qū)硬度增高、韌性下降，增加管道破裂的可能性。鋼材可焊性設(shè)計原則是對馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)及淬硬性的控制。根據(jù)合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)的影響和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定的碳當(dāng)量計算公式，可用來評定鋼的可焊性。普遍采用的碳當(dāng)量公式為：

Ceq=w（C）+w（Mn）/6+[w（Cr）+w（Mo）+w（V）]/5 +(W(Ni)+w（Cu）)/15

Ceq一般應(yīng)控制在0．40％以下。．實(shí)際上，大多數(shù)鋼廠均控制在0．35％以下：

(4)延展性 如果延展性不足，會導(dǎo)致冷彎成形過程鋼板劈裂或在焊接過程產(chǎn)生層狀撕裂。因此，API標(biāo)準(zhǔn)對管道焊管除規(guī)定進(jìn)行壓扁試驗(yàn)外，還要求進(jìn)行導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)。提高延展性的關(guān)鍵是減少鋼中非金屬夾雜物并控制夾雜物的形態(tài)和分布。

(5)耐腐蝕性 在輸送含硫油氣時，管道內(nèi)壁接觸硫化氫和二氧化碳，從而導(dǎo)致氫脆和應(yīng)力腐蝕破裂。一般采用降低鋼的含硫量、控制硫化物形態(tài)、改善沿壁厚方向的韌性等措施。其主要特點(diǎn)是通過微合金化和控制軋制，在熱軋狀態(tài)下獲得高強(qiáng)度、高塑性、高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(yán)密的合金設(shè)計外，對硫、磷等有害元素的控制也非常嚴(yán)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。

在API 5CT標(biāo)準(zhǔn)中套管和油管分為4組、19個鋼級。按照制造方法，又分為無縫鋼管和焊管兩大類。除L80-9Cr、LJ80-13CI。、C90-1、C90-2、T95-1、T95-2等6鋼級限定使用無縫鋼管外，其他鋼級不僅可以使用無縫鋼管還可以使用電阻焊或電感應(yīng)焊接方法生產(chǎn)的直縫焊管。

其熱處理工藝，除第1組3個鋼級外，第l組N80Q類、第2、3、4組共14個鋼級都必須進(jìn)行全長淬火+回火處理，并對第2組的8個鋼級規(guī)定了低回火溫度。對第1組、第2組M65鋼級和第3組共7個鋼級只規(guī)定了S、P含量大值，而未規(guī)定其他主要化學(xué)成分。對第2組和第4組共12個鋼級規(guī)定了化學(xué)成分要求。