中國國標與美國ASTM標準低溫無縫管的研發與開發

中國國標與美國ASTM標準低溫無縫管的研發與開發

　低溫無縫鋼管主要用于生產乙烯、丙烯、尿素、合成氨、復合化肥等的裝置和醫藥工業中的洗滌、凈化、脫硫、脫脂等工藝裝備，以及深冷設備制造業、超低溫冷庫、輸送超低溫液化氣體的管道及其管部件，如石油氣深冷分離設備、空氣分離設備等。低溫無縫鋼管用材主要有奧氏體型和鐵素體型兩大類，晶體結構的差異決定了奧氏體型低溫管在低溫區間內沒有脆性轉變溫度，一般不需驗證其低溫沖擊韌性就可使用，但GB150-2011規定當使用溫度不低于-196℃（低溫區間）時，可免做沖擊試驗，當使用溫度位于-196～-253℃（超低溫區間）時需按設計文件規定執行。鐵素體型低溫管具有明顯的低溫脆性轉變溫度，有其適用的低溫區間。盡管世界各國對低溫鋼的溫度界限規定略有差異，如英國、德國/日本、中國、美國/俄羅斯定義的溫度界限分別為0、-10、-20、-30℃，但是實際工業環境可低至-253℃（液氫）不止。
低溫實現技術的不斷拓展以及工業發展的持續需求，不斷促進了在更低環境溫度下使用的鐵素體型低溫鋼的研發。另外，有些研究者從現有鋼種的性能改進入手對其進行優化，如對A333Gr.6無縫鋼管進行微合金化處理，將其由碳鋼體系提升為低合金鋼體系；或者對熱處理工藝進行優化，都可在不同程度上提高低溫性能。再者，總體上鐵素體型低溫鋼比奧氏體型低溫鋼更具價格優勢，這也促使其成為研發熱點。

到目前為止，僅僅是以ASTMA333Gr.8和Gr.11鋼管為代表的使用溫度低至-196℃的鐵素體型低溫無縫管成功實現了商業化，出于安全考慮，各國對鐵素體型低溫管的生產和使用制定了專門的標準，如EN10216-4和GB/T18984。從用途上看，低溫管主要有低溫管道和低溫熱交換器管，相比于國標和歐標只制定單一標準來說，日本和美國針對用途分別制定了不同的標準，如針對低溫管道的JIS G3460和ASTM A333，以及針對低溫換熱器管的JIS G3464和ASTM A334。國際上低溫無縫管的生產和驗收多采用美標，國內設計也多參照美標，因而按美標生產低溫管是大勢所趨，這不僅有利于適合國內采用美標設計需求，實現國產替代，更有利于產品直接出口走向國際市場。
現實中，隨著石化大型成套裝置國產化水平的持續提高，尤其是成套裝置的陸續出口，均需國產化美標低溫管或國標低溫管納入美標的支撐，尤其迫切需要拓展國際低溫無縫管體系。我國鋼鐵裝備和技術水平的不斷提高也具備國產化美標低溫管的基礎，開展超標極限評估和非標適用性評價，不僅有利于證明國產化美標低溫無縫管的優良品質，還可探索其極限使用溫度和擴展用途。